Nghiên cứu sử dụng cát nhiễm mặn sông cổ chiên tỉnh trà vinh để sản xuất bê tông

Để tiến hành nghiên cứu sự phát triển cường độ chịu nén của bê tông B15, B20 theo cấp phối chuẩn, khi sử dụng xi măng PCB40 với vật liệu được... Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài Đ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN VĂN TÂM

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁT NHIỄM MẶN

SÔNG CỔ CHIÊN TỈNH TRÀ VINH

ĐỂ SẢN XUẤT 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: PGS.TS TRƯƠNG HOÀI CHÍNH

Đà Nẵng - Năm 2019

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tác giả

Các số liệu và kết quả tính toán đưa ra trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Tâm

Đề tài: NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁT NHIỄM MẶN

SÔNG CỔ CHIÊN TỈNH TRÀ VINH ĐỂ SẢN XUẤT BÊ TÔNG

Học viên: Nguyễn Văn Tâm

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

Mã số: 85 80 201; Khóa: 35.XDD.TV; Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN

Tóm tắt - Bê tông là loại vật liệu phổ biến thường được sử dụng cho kết cấu bê tông và bê

tông cốt thép, các loại kết cấu này chiếm đến 60% các loại kết cấu xây dựng Bê tông truyền

thống với thành phần gồm: cốt liệu lớn (đá dăm, sỏi), cốt liệu nhỏ (cát), xi măng, nước và phụ

gia, thường được đánh giá khả năng chịu lực bằng chỉ tiêu cường độ chịu nén Ở Việt Nam, cát

sông được dùng phổ biến làm cốt liệu nhỏ để chế tạo bê tông thông thường

Tuy nhiên, tại một số vùng, địa phương ở nước ta việc khai thác và sử dụng nước, cát đạt các

chỉ tiêu cơ lý cho cấp phối bê tông truyền thống gặp rất nhiều khó khăn như: vùng thường

xuyên ngập mặn, vùng hải đảo ngoài khơi xa… việc chế tạo bê tông truyền thống gặp rất nhiều

khó khăn và chi phí thường tăng cao hơn nhiều lần so với các vùng khác Hiện nay tại sông Cổ

Chiên thuộc địa bàn tỉnh Trà Vinh có nhiề u mỏ cát với trữ lượng tương đối lớn, tuy nhiên cát

sông Cổ Chiên có lẫn phù sa và nhiễm mặn theo mùa Do vậy nguồn cát này từ trước đến nay

địa phương chỉ dùng để san lấp mặt bằng, mà chưa có nghiên cứu sử dụng nguồn cát này sản

xuất bê tông để sử dụng cho các công trình trên địa bàn tỉnh

Vì vậy, cần có một nghiên cứu sản xuất bê tông từ cát sông Cổ Chiên khu vực Trà Vinh, để

đánh giá sự phát triển cường độ chịu nén của bê tông sản xuất ứng dụng trong công trình xây dựng

Từ khoá - Cát nhiễm mặn; Nước ngọt; Bê tông thường; Bê tông cát nhiễm mặn; Cường

độ nén

Topic: STUDY ON USING SALINE SAND OF CO CHIEN RIVER

IN TRA VINH PROVINCE TO PRODUCE CONCRETE

Summary - Concrete is a common material commonly used for concrete and reinforced

concrete structures, which account for up to 60% of all types of construction structures

Traditional concrete with components: large aggregate (crushed stone, gravel), small aggregate

(sand), cement, water and additives, is usually assessed bearing capacity by the criteria of

compressive strength In Vietnam, river sand is popularly used as a small aggregate to make

ordinary concrete

However, in some regions and localities in our country, the exploitation and use of water and

sand meet the physical and mechanical criteria for traditional concrete gradients, which face

many difficulties such as: areas frequently submerged, coastal areas offshore islands the

manufacture of traditional concrete faces many difficulties and costs often increase many times

higher than other regions At present, Co Chien river in Tra Vinh province has many sand

mines with relatively large reserves, however, Co Chien river sand has mixed sediment and

seasonal salinity Therefore, this source of sand has so far been used only for ground leveling,

but there has not been research on using this source of sand to produce concrete to use for

constructions in the province

Therefore, it is necessary to have a study on the production of concrete from the Co Chien sand

in Tra Vinh area, to evaluate the development of compressive strength of concrete produced in

construction applications

Key words - Saline sand; Soft drink; Normal concrete; Salty sand concrete; Compressive

strength.

TRANG BÌA

LỜI CAM ĐOAN

TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT & TIẾNG ANH

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cần thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài 2

4 Phương pháp và nội dung nghiên cứu 2

5 Kết quả 3

6 Kết cấu luận văn 3

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

1.1 TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG VÀ CÁC VẬT LIỆU CẤU THÀNH 4

1.1.1 Tổng quan về bê tông 4

1.1.2 Các loại vật liệu cấu thành 7

1.2 NGUYÊN LÝ HÌNH THÀNH BÊ TÔNG THÔNG QUA PHẢN ỨNG THỦY HÓA XI MĂNG 14

1.3 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI VỀ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÀNH PHẦN CẤP PHỐI ĐẾN CHẤT LƯỢNG CỦA BÊ TÔNG 16

1.3.1 Đường cong cấp phối lý tưởng của Fuller 16

1.3.2 Công thức cấp phối của Talbot 17

1.3.3 Các nghiên cứu của Kozul và Darwin (1997); Neville, A (2000) 17

1.3.4 Lý thuyết cấp phối tốt nhất của B.B Okhônina và N.N Ivanov 18

1.4 NHẬN XÉT CHƯƠNG 1 20

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN VẬT LIỆU VÀ CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA BÊ TÔNG 21

2.1 ĐẶC ĐIỂM MÔI TRƯỜNG TÂY NAM BỘ VIỆT NAM 21

2.1.1 Đặc điểm chung 21

2.1.2 Đặc điểm khu vực tỉnh Trà Vinh 22

2.2 PHƯƠNG PHÁP VÀ CÁC CHỈ TIÊU CẦN ĐÁNH GIÁ KHI SỬ DỤNG CÁT NHIỄM MẶN 24

2.2.1 Phương pháp đánh giá 24

2.3 PHƯƠNG PHÁP VÀ CÁC CHỈ TIÊU CẦN ĐÁNH GIÁ KHI SỬ DỤNG ĐÁ

DĂM 25

2.3.1 Phương pháp đánh giá 25

2.3.2 Các chỉ tiêu cần đánh giá 25

2.4 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ NÉN CỦA BÊ TÔNG BẰNG THỰC NGHIỆM (THEO TCVN 3118:1993) 25

2.4.1 Thiết bị thử 25

2.4.2 Chuẩn bị mẫu thử 26

2.4.3 Tiến hành thử mẫu 28

2.4.4 Tính kết quả 29

2.5 NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CƯỜNG ĐỘ NÉN CỦA BÊ TÔNG 30 2.5.1 Ảnh hưởng của hàm lượng muối chứa trong cát nhiễm mặn 30

2.5.2 Đá xi măng 30

2.5.3 Hàm lượng và tính chất của cốt liệu 32

2.5.4 Cấu tạo của bê tông (công nghệ đầm chặt) 32

2.5.5 Thời gian (tuổi bê tông) 32

2.5.6 Phụ gia 33

2.5.7 Môi trường bảo dưỡng 33

2.5.8 Điều kiện thí nghiệm 34

2.6 NHẬN XÉT CHƯƠNG 2 34

CHƯƠNG 3 THÍ NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA BÊ TÔNG SỬ DỤNG CÁT KHÔNG NHIỄM MẶN VÀ CÁT NHIỄM MẶN, KHU VỰC SÔNG CỔ CHIÊN TỈNH TRÀ VINH 35

3.1 MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM 35

3.2 VẬT LIỆU SỬ DỤNG ĐỂ CHẾ TẠO MẪU 35

3.2.1 Xi măng (chất kết dính) 36

3.2.2 Cốt liệu nhỏ (cát) 36

3.2.3 Cốt liệu lớn (đá dăm) 40

3.2.4 Nước 42

3.2.5 Phụ gia 42

3.3 TÍNH TOÁN THÀNH PHẦN CẤP PHỐI CHO BÊ TÔNG CẤP ĐỘ BỀN B15 VÀ B20 42

3.3.1 Chọn độ sụt (SN) cho hỗn hợp bê tông 43

3.3.2 Xác định lượng nước (N) cho một mét khối bê tông 44

3.3.3 Xác định tỉ số xi măng/nước (X/N) 45

3.3.4 Tính hàm lượng xi măng 46

3.3.5 Tính toán hàm lượng cốt liệu lớn (đá dăm) 46

3.3.6 Tính toán hàm lượng cốt liệu nhỏ (cát) 47

3.4.1 Tính toán liều lượng vật liệu cho mẻ trộn 49

3.4.2 Trộn hỗn hợp bê tông và xác định độ sụt (SN, cm) 51

3.4.3 Chọn khuôn đúc và tiến hành đúc mẫu 52

3.4.4 Quy trình bảo dưỡng mẫu (Theo TCVN 3105:1993) 53

3.5 QUY TRÌNH NÉN MẪU VÀ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 53

3.5.1 Quy trình nén mẫu 53

3.5.2 Kết quả thí nghiệm - Cường độ nén mẫu 54

3.6 NHẬN XÉT CHƯƠNG 3 58

KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 62

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 PHỤ LỤC

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

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

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

TCXD Tiêu chuẩn xây dựng

ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long

B Cấp độ bền bê tông (MPa)

R b Cường độ bê tông (daN/cm 2 )

R x Cường độ xi măng (daN/cm 2 )

R c Cường độ xi măng xác định trên vữa tiêu chuẩn (daN/cm 2 )

ρ v Khối lượng thể tích của bê tông (kg/m 3 )

Khối lượng thể tích thực tế hỗn hợp bê tông khi lèn chặt (kg/m 3

)

λ Hệ số dẫn nhiệt của bê tông (kcal/m 0

C.h)

r Độ rỗng trong bê tông (%)

D max Đường kính lớn nhất của cốt liệu (mm)

D min Đường kính nhỏ nhất của cốt liệu (mm)

α Hệ số tính đổi kết quả nén của loại viên mẫu

ω Lượng nước liên kết hóa học (%)

K Hệ số cấp phối hạt

K 1 Hệ số thực nghiệm để xác định cường độ của bê tông

A,A 1 Hệ số thực nghiệm xác định theo chất lượng cốt liệu

K l Hệ số lèn chặt bê tông

R 28 Cường độ bê tông khi 28 ngày tuổi (daN/cm 2

)

lg Logarit

n Tuổi mẫu bê tông (ngày)

R D Độ rỗng của đá dăm (%)

S N Độ sụt của hỗn hợp bê tông (cm)

ρ vD Khối lƣợng thể tích xốp của đá (kg/m 3

)

ρ vC Khối lƣợng thể tích xốp của cát (kg/m 3

)

⍴aX, ⍴aC, ⍴aD Khối lƣợng riêng của xi măng, cát, đá (kg/m 3 )

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Lượng xi măng tối thiểu cho một mét khối bê tông (kg) 8

Bảng 1.2 Thành phần hạt của cát 10

Bảng 1.3 Hàm lượng các tạp chất trong cát 11

Bảng 1.4 Hàm lượng ion Cl trong cát 11

Bảng 1.5 Mác của đá dăm từ đá thiên nhiên theo độ nén dập 12

Bảng 1.6 Lượng sót tích lũy trên các sàng (TCVN 7570:2006) 13

Bảng 1.7 Thành phần hạt của cốt liệu lớn 13

Bảng 2.1 Bảng giá trị α (hệ số tính đổi) 29

Bảng 2.2 Hệ số chất lượng cốt liệu 31

Bảng 3.1 Các tính chất cơ lý cát sông Cổ Chiên mùa không nhiễm mặn 37

Bảng 3.2 Thành phần hạt của cát sông Cổ Chiên 38

Bảng 3.3 Các tính chất cơ lý cát sông Cổ Chiên mùa nhiễm mặn 39

Bảng 3.4 Cát tính chất cơ lý của đá dăm 1x2 Biên Hòa 41

Bảng 3.5 Thành phần hạt của đá dăm 1x2 Biên Hòa 41

Bảng 3.6 Độ sụt của hỗn hợp bê tông dùng cho các loại kết cấu 43

Bảng 3.7 Bảng tra lượng dùng nước cho 1m3 hỗn hợp bê tông 44

Bảng 3.8 Lượng nước nhào trộn 1m3 bê tông ứng với từng loại cấp phối 45

Bảng 3.9 Tỷ số X/N dùng cho 1m3 bê tông ứng với từng loại cấp phối 46

Bảng 3.10 Bảng tra hệ số trượt ( ) 47

Bảng 3.11 Lượng đá dăm cần cho 1m3 bê tông ứng với mỗi loại cấp phối 47

Bảng 3.12 Lượng cát cần cho 1m3 bê tông ứng với từng loại cấp phối 48

Bảng 3.13 Vật liệu cho 1m3 bê tông ứng với từng loại cấp phối 48

Bảng 3.14 Lượng vật liệu thực tế cho 1m3 bê tông ứng với từng loại cấp phối 49

Bảng 3.15 Kích thước viên mẫu ứng với cốt liệu lớn 50

Bảng 3.16 Khối lượng vật liệu cho một mẻ trộn ứng với từng cấp phối 51

Bảng 3.17 Thời gian trộn bê tông tối thiểu bằng máy (giây) 51

Bảng 3.18 Các thông số quy định của côn thử độ sụt hỗn hợp bê tông 51

Bảng 3.19 Cường độ kháng nén các viên trong tổ mẫu, cấp phối 1 54

Bảng 3.20 Cường độ kháng nén trung bình các mẫu thử của cấp phối 1 55

Bảng 3.21 Cường độ kháng nén các viên trong tổ mẫu, cấp phối 2 56

Bảng 3.22 Cường độ kháng nén trung bình các mẫu thử của cấp phối 2 57

Bảng 3.23 So sánh cường độ nén mẫu cấp phối 1 với cấp phối chuẩn 59

Bảng 3.24 So sánh cường độ nén mẫu cấp phối 2 với cấp phối chuẩn 60

Bảng 3.25 So sánh cường độ nén mẫu cấp phối 1a và 1b; 2a và 2b 61

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1 Một số hình ảnh dùng cát sông Cổ Chiên san lấp mặt bằng công trình 2

Hình 1.1 Đấu trường Colosseum Roma của Italia 4

Hình 1.2 Dây chuyền trạm trộn bê tông 5

Hình 1.3 Bê tông sử dụng cho công trình dân dụng 5

Hình 1.4 Bê tông sử dụng cho công trình thủy lợi 7

Hình 1.5 Bê tông sử dụng cho công trình giao thông 7

Hình 1.6 Biểu đồ xác định thành phần hạt của cát 10

Hình 1.7 Biểu đồ xác định thành phần hạt của đá (sỏi) 13

Hình 1.8 Đường cong cấp phối tốt nhất có Dmax = 19,1mm 17

Hình 1.9 Đường cong cấp phối tốt nhất 19

Hình 2.1 Bản đồ các tỉnh Tây Nam Bộ (ĐBSCL) 21

Hình 2.2 Bản đồ tỉnh Trà Vinh 22

Hình 2.3 Khai thác cát trên sông Cổ Chiên 24

Hình 2.4 Máy nén mẫu bê tông, phòng Las 817 (Duy Thành) 25

Hình 2.5 Chuẩn bị mẫu thử nén 26

Hình 2.6 Đúc mẫu ở phòng thí nghiệm 27

Hình 2.7 Bảo dưỡng mẫu 28

Hình 2.8 Sơ đồ thí nghiệm mẫu lập phương theo TCVN 3118:1993 28

Hình 2.9 Sự phụ thuộc của cường độ bê tông vào lượng nước nhào trộn 30

Hình 2.10 Quan hệ giữa Rb và tỉ lệ X/N 31

Hình 2.11 Sự phát triển cường độ bê tông rắn chắc trong điều kiện tiêu chuẩn 33

Hình 3.1 Xi măng sử dụng để chế tạo mẫu 36

Hình 3.2 Hình ảnh thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý cát sông Cổ Chiên 37

Hình 3.3 Hình ảnh thí nghiệm xác định chỉ tiêu cơ lý đá dăm 1x2 Biên Hòa 40

Hình 3.4 Biểu đồ lượng nước dùng cho 1m3 hỗn hợp bê tông 44

Hình 3.5 Biểu đồ để xác định hệ số trượt α 47

Hình 3.6 Côn hình nón cụt dùng thử độ sụt của hỗn hợp bê tông 52

Hình 3.7 Khuôn đúc mẫu thí nghiệm 53

Hình 3.8 Mẫu bê tông đúc xong đã đông rắn 53

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ

Biểu đồ 3.1 Thành phần hạt của cát sông Cổ Chiên 39

Biểu đồ 3.2 Thành phần hạt của đá dăm 1x2 mỏ đá Biên Hòa 42

Biểu đồ 3.3 Sự phát triển cường độ của mẫu thí nghiệm cấp phối 1 (B15) 56

Biểu đồ 3.4 Sự phát triển cường độ của mẫu thí nghiệm cấp phối 2 (B20) 58

Biểu đồ 3.5 So sánh cường độ mẫu cấp phối 1a và 1b 60

Biểu đồ 3.6 So sánh cường độ mẫu cấp phối 2a và 2b 61

MỞ ĐẦU

1 Tính cần thiết của đề tài

Bê tông là loại vật liệu phổ biến thường được sử dụng cho kết cấu bê tông và bê tông cốt thép, các loại kết cấu này chiếm đến 60% các loại kết cấu xây dựng Bê tông truyền thống với thành phần gồm: cốt liệu lớn (đá dăm, sỏi), cốt liệu nhỏ (cát), xi măng, nước và phụ gia, thường được đánh giá khả năng chịu lực bằng chỉ tiêu cường

độ chịu nén Cường độ chịu nén là chỉ tiêu quan trọng nhất của hỗn hợp bê tông, nó đánh giá khả năng chịu tải của hỗn hợp bê tông dưới tác dụng của trọng lượng bản thân hoặc sự rung động Việc sử dụng bê tông truyền thống cho các công trình xây dựng đã trở nên cực kỳ phổ biến hiện nay

Tuy nhiên, tại một số vùng, địa phương ở nước ta việc khai thác và sử dụng nước, cát đạt các chỉ tiêu cơ lý cho cấp phối bê tông truyền thống gặp rất nhiều khó khăn như: vùng thường xuyên ngập mặn, vùng hải đảo ngoài khơi xa…việc chế tạo bê tông truyền thống gặp rất nhiều khó khăn và chi phí thường tăng cao hơn nhiều lần so với các vùng khác Vì vậy, cần có một loại hỗn hợp bê tông mới như “hỗn hợp bê tông sử dụng nước ngọt, cát nhiễm mặn” để giải quyết các vấn đề trên hoặc để tận dụng nguồn vật liệu dồi dào sẵn có ở địa phương nhằm giảm bớt chi phí xây dựng công trình cho các vùng ven sông Tây nam bộ bị nhiễm mặn theo mùa

Hiện nay tại sông Cổ Chiên thuộc địa bàn tỉnh Trà Vinh có các mỏ cát với trữ lượng tương đối lớn, tuy nhiên cát sông Cổ Chiên có lẫn phù sa và nhiễm mặn theo mùa Do vậy nguồn cát này từ trước đến nay địa phương chỉ dùng để san lấp mặt bằng,

mà chưa có nghiên cứu sử dùng nguồn cát này sản xuất bê tông để sử dụng cho các công trình trên địa bàn tỉnh Hiện tại, nguồn cát dùng làm cốt liệu trong bê tông ở địa phương phải nhập từ các tỉnh như: An Giang, Đồng Nai, Cam-Pu-Chia… Vì vậy, nếu tận dụng được nguồn tài nguyên thiên nhiên có sẵn, cát sông Cổ Chiên khu vực tỉnh Trà Vinh, sẽ mang lại hiệu quả kinh tế rất lớn trong xây dựng công trình cho tỉnh Trà Vinh nói chung và khu vực Tây Nam bộ nói riêng Với những lý do sau:

- Tiến độ thi công công trình nhanh nhờ vật liệu sẵn có ở địa phương, giảm thời gian vận chuyển;

- Giảm nguồn ô nhiễm bụi và tiếng ồn do vận chuyển vật liệu, tạo môi trường làm việc an toàn hơn

Chính vì lý do nêu trên, nên nội dung “Nghiên cứu sử dụng cát nhiễm mặn sông Cổ Chiên tỉnh Trà Vinh để sản xuất bê tông” được tác giả lựa chọn làm đề tài

luận văn của học viên Để tiến hành nghiên cứu sự phát triển cường độ chịu nén của bê tông B15, B20 theo cấp phối chuẩn, khi sử dụng xi măng PCB40 với vật liệu được

khai thác tại chỗ, sẽ là tiền đề cho việc thiết kế thành phần cấp phối chính xác cho bê tông B15, B20 sử dụng cát sông Cổ Chiên làm cốt liệu sau này Giúp cho các kỹ sư thiết kế có thêm lựa chọn sử dụng vật liệu địa phương cho phương án kết cấu, các đơn

vị thi công có cơ hội tiếp cận với loại cấp phối vật liệu này

Hình 1 Một số hình ảnh dùng cát sông Cổ Chiên san lấp mặt bằng công trình

2 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng xi măng pooclăng hỗn hợp PCB40 (nhà máy xi măng Hà Tiên), cát sông (sông Cổ Chiên tỉnh Trà Vinh), nước máy (do Công ty Cấp thoát nước tỉnh Trà Vinh cung cấp), đá 1x2cm (Biên Hòa thuộc tỉnh Đồng Nai), để sản xuất bê tông có cấp độ bền B15, B20 với thời gian khảo sát đến 90 ngày từ ngày đúc bê tông

3 Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài

Đóng góp vào cơ sở lý luận việc hình thành loại bê tông không cốt thép, sản xuất

từ cát sông nhiễm mặn, một trong những vật liệu sẵn có tại các địa phương ven biển như là tỉnh Trà Vinh, để ứng dụng trong xây dựng công trình dân dụng và giao thông

Từ kết quả nghiên cứu có thể áp dụng vào việc chế tạo những cấu kiện, sản phẩm

bê tông không cốt thép từ cát sông Cổ Chiên bị nhiễm mặn, thay cho nguồn cát dùng sản xuất bê tông tại tỉnh Trà Vinh phải nhập từ các tỉnh khác trong cả nước Góp phần giảm giá thành xây lắp công trình, khi sử dụng vật liệu có sẵn, tại chỗ mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn

4 Phương pháp và nội dung nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu: Sử dụng phương pháp nghiên cứu tính toán lý thuyết kết hợp thí nghiệm thực nghiệm

- Nội dung nghiên cứu:

+ Nghiên cứu thiết kế và tính toán thành phần hỗn hợp bê tông cấp độ bền B15, B20 với thành phần cốt liệu cát có nhiễm mặn và không nhiễm mặn sông Cổ Chiên tỉnh Trà Vinh

+ So sánh kết quả số liệu thí nghiệm

5 Kết quả

Tổng hợp số liệu thu thập được từ các thí nghiệm, tiến hành phân tích khoa học

để xây dựng biểu đồ phát triển cường độ theo thời gian của bê tông B15, B20 khi sử dụng cát sông Cổ Chiên nhiễm mặn và nước máy địa phương

6 Kết cấu luận văn

Mở đầu

1 Tính cần thiết của đề tài

2 Mục tiêu nghiên cứu

3 Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài

4 Phương pháp và nội dung nghiên cứu

5 Kết quả

Chương 1: Tổng quan về bê tông và các loại vật liệu cấu thành

Chương 2: Phương pháp thực nghiệm phân tích thành phần vật liệu và cường độ chịu nén của bê tông

Chương 3: Thí nghiệm và kết quả cường độ chịu nén của bê tông sử dụng cát

thường và cát nhiễm mặn, khu vực sông Cổ Chiên tỉnh Trà Vinh

Kết luận và kiến nghị

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

1.1 TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG VÀ CÁC VẬT LIỆU CẤU THÀNH

1.1.1 Tổng quan về bê tông

Theo nghiên cứu của các nhà khoa học thì bê tông đã có từ rất lâu trong lịch sử Cách đây khoảng 2 ngàn năm, những người dân La Mã đã biết sử dụng tro núi lửa trộn với nước nhào nặn sẽ được một khối đất dẻo và cứng như đá sau khi khô, đây được coi

là dạng bê tông đầu tiên của nhân loại, để tạo nên những công trình nổi tiếng như: những bến cảng, các con đê chắn sóng, đấu trường Colosseum ở thủ đô Rome…

Hình 1.1 Đấu trường Colosseum Roma của Italia

Tuy nhiên, theo khái niệm dành cho bê tông “hiện đại”, bê tông bắt nguồn từ béton trong tiếng Pháp là một loại đá nhân tạo được hình thành bởi việc nhào trộn hỗn hợp của các chất kết dính vô cơ (xi măng, vôi silíc, thạch cao…) nước và các hạt rời rạc của cát, sỏi, đá dăm…(gọi là cốt liệu) theo một tỉ lệ thích hợp rắn chắc lại mà thành Cũng có thể dùng chất kết dính hữu cơ như bi tum guđrông chế tạo nên bê tông Asphalt hoặc chất dẽo Polime để chế tạo bê tông Polime

Trong bê tông ngoài các thành phần cơ bản nêu trên (chất kết dính, nước, cốt liệu) có thể thêm vào những chất phụ gia nhằm cải thiện các tính chất của bê tông như tăng tính lưu động của hỗn hợp bê tông, giảm lượng dùng nước và xi măng, điều chỉnh thời gian ninh kết và rắn chắc, nâng cao tính chống thấm của bê tông…

Trong bê tông cốt liệu đóng vai trò là bộ khung chịu lực, hồ chất kết dính và nước bao bọc xung quanh hạt cốt liệu đóng vai trò là chất bôi trơn, đồng thời lấp đầy khoảng trống giữa các hạt cốt liệu tạo ra độ dẻo cho hỗn hợp bê tông Sau khi cứng rắn, hồ chất kết dính gắn kết với hạt cốt liệu thành một khối đồng nhất được gọi là bê tông Trong bê tông xi măng, cốt liệu thường chiếm 80 85%, xi măng chiếm 8

15% còn lại là khối lượng của nước và phụ gia (nếu có)

Hình 1.2 Dây chuyền trạm trộn bê tông

* Bê tông là loại vật liệu rất quan trọng được sử dụng trong xây dựng cơ bản phục vụ cho mọi ngành kinh tế quốc dân như trong xây dựng dân dụng, công nghiệp, thủy lợi, cầu đường…vì có nhiều ưu điểm, cụ thể như:

- Có cường độ nén biến đổi trong phạm vi rộng và có thể đạt giá trị từ 100; 200 đến 900…1000 daN/cm2

Hình 1.3 Bê tông sử dụng cho công trình dân dụng

Tuy vậy bê tông vẫn tồn tại những nhược điểm như: nặng (ρv = 2200 2500 kg/m3); cách âm, cách nhiệt kém ( λ = 1,05 1,5 kcal/m.0C.h); khả năng chống ăn mòn yếu

* Phân loại bê tông: thường dựa vào những đặc điểm sau

- Phân loại theo khối lượng thể tích (dung lượng)

Đây là cách phân loại thường được dùng nhất vì khối lượng riêng của các thành phần tạo nên bê tông gần như nhau (đều là các khoáng chất vô cơ) nên khối lượng thể tích của bê tông phản ánh độ đặc chắc của nó Theo cách phân loại này có thể chia bê tông thành 4 loại:

+ Bê tông đặc biệt nặng: ρv > 2500 kg/m3, chế tạo bằng các cốt liệu đặc chắc và

từ các loại đá chứa quặng Bê tông này ngăn được tia X và tia

+ Bê tông nặng: (còn gọi là bê tông thường) ρv = 1800 2500 kg/ m3 chế tạo từ các loại đá đặc chắc và các loại đá chứa quặng Loại bê tông này được sử dụng phổ biến trong xây dựng cơ bản và dùng sản xuất các cấu kiện chịu lực

+ Bê tông nhẹ: ρv = 500 1800 kg/ m3, gồm bê tông chế tạo từ cốt liệu rỗng thiên nhiên, nhân tạo và bê tông tổ ong không cốt liệu, chứa một lượng lớn lỗ rỗng kín giống dạng tổ ong

+ Bê tông đặc biệt nhẹ: bê tông cách nhiệt có ρv < 500 kg/m3

có cấu tạo tổ ong với mức độ rỗng lớn, hoặc chế tạo từ cốt liệu rỗng nhẹ có độ rỗng lớn (không có cát)

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%

- Phân loại theo chất kết dính dùng trong bê tông

+ Bê tông xi măng: Chất kết dính là xi măng và chủ yếu là xi măng pooclăng và các dạng khác của nó

+ Bê tông silicát: Chế tạo từ nguyên liệu vôi và cát silíc nghiền, qua xử lý chưng hấp ở nhiệt độ và áp suất cao

+ Bê tông thạch cao: Chất kết dính là thạch cao hoặc xi măng thạch cao

+ Bê tông xỉ: Chất kết dính là các loại xỉ lò cao trong công nghiệp luyện thép hoặc xỉ nhiệt điện, có thể không dùng clachke xi măng, phải qua xử lý nhiệt ẩm ở áp suất thường hay áp suất cao

+ Bê tông pôlime: Chất kết dính là chất dẻo hóa học và phụ gia vô cơ

- Phân theo dạng cốt liệu

Gồm bê tông cốt liệu đặc, bê tông cốt liệu rỗng, bê tông cốt liệu đặc biệt (chống phóng xạ, chịu nhiệt, chịu axit)

Hình 1.4 Bê tông sử dụng cho công trình thủy lợi

+ Bê tông làm đường: Dùng làm tấm lát mặt đường, đường băng sân bay…, loại

bê tông này cần có cường độ cao, tính chống cọ mòn lớn và chịu được sự biến đổi lớn

về nhiệt độ và độ ẩm

Hình 1.5 Bê tông sử dụng cho công trình giao thông

+ Bê tông ổn định hóa học: Ngoài yêu cầu thỏa mãn các chỉ tiêu kỹ thuật khác, cần chịu đượng được tác dụng xâm thực của các dung dịch muối, axit, kiềm và hơi của các chất này mà không bị phá hoạt hay giảm chất lượng sử dụng

+ Bê tông chịu lửa: Chịu tác dụng lâu dài của nhiệt độ cao trong quá trình sử dụng

+ Bê tông trang trí: Dùng trang trí bề mặt công trình, có màu sắc yêu cầu và chịu được tác dụng thường xuyên của thời tiết

+ Bê tông nặng chịu bức xạ: Dùng ở các công trình đặc biệt, hút được bức xạ của tia hay bức xạ nơtrôn

1.1.2 Các loại vật liệu cấu thành

* Xi măng

- Vai trò của xi măng: Xi măng là chất kết dính, cùng với nước tạo ra độ dẻo cho hỗn hợp bê tông, khi cứng rắn thì liên kết các hạt cốt liệu với nhau thành một khối có cường độ Chất lượng và hàm lượng xi măng là yếu tố quan trọng quyết định cường độ chịu lực của bê tông

- Yêu cầu đối với xi măng: Để sản xuất bê tông ta có thể dùng xi măng pooclăng, xi măng pooclăng bền sunfat, xi măng pooclăng xỉ hạt lò cao, xi măng pooclăng puzolan, xi măng pooclăng hỗn hợp, xi măng ít tỏa nhiệt và các loại xi măng khác thỏa mãn các yêu cầu quy phạm

Khi sử dụng xi măng để chế tạo bê tông, việc lựa chọn mác xi măng là đặc biệt quan trọng vì nó vừa phải đảm bảo cho bê tông đạt mác thiết kế, vừa phải đảm bảo yêu cầu kinh tế Nếu dùng xi măng mác thấp để chế tạo bê tông mác cao thì lượng xi măng

sử dụng cho 1m3

bê tông sẽ nhiều nên không đảm bảo kinh tế Nếu dùng xi măng mác cao để chế tạo bê tông mác thấp thì lượng xi măng tính toán ra để sử dụng cho 1m3

bê tông sẽ rất ít không đủ để liên kết toàn bộ các hạt cốt liệu với nhau, do đó không đảm bảo mác bê tông cần thiết kế Mặt khác hiện tượng phân tầng của hỗn hợp bê tông dễ xảy ra, gây nhiều tác hại xấu cho bê tông

Vì vậy cần phải tránh dùng xi măng mác thấp để chế tạo bê tông mác cao và ngược lại cũng không dùng xi măng mác cao để chế tạo bê tông mác thấp Để tránh trường hợp thứ hai, thì lượng xi măng tối thiểu cho 1m3

bê tông phải phù hợp với quy

định ở bảng 1.1

Bảng 1.1 Lượng xi măng tối thiểu cho một mét khối bê tông (kg)

Điều kiện làm việc của kết cấu công trình Phương pháp đầm chặt

Bằng tay Bằng máy

- Bị ảnh hưởng của mưa gió không có phương

- Yêu cầu đối với nước: Nước để chế tạo bê tông phải đảm bảo chất lượng tốt, không gây ảnh hưởng xấu đến sự đông kết và rắn chắc của xi măng và không gây ăn mòn cho cốt thép

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

mỡ, đường, nước có độ pH < 4, nước có chứa sunfat lớn hơn 0,72% (tính theo hàm

lượng ion SO4- ) Tuỳ theo mục đích sử dụng hàm lượng các tạp chất khác phải thoả mãn TCVN 4506:2012

* Cát

- Vai trò của 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 tạo ra độ lưu động của hỗn hợp bê tông và làm cho khối bê tông đặc chắc Cát cũng là thành phần cùng với cốt liệu lớn tạo ra bộ khung chịu lực cho bê tông

- Yêu cầu đối với cát: Cát dùng để chế tạo bê tông có thể là cát thiên nhiên hay cát nhân tạo có cỡ hạt từ 0,14 đến 5 mm Chất lượng của cát để chế tạo bê tông nặng phụ thuộc chủ yếu vào thành phần hạt, độ lớn và hàm lượng tạp chất, đó cũng là những yêu cầu kỹ thuật đối với cát

+ Thành phần hạt: Cát có thành phần hạt hợp lý thì độ rỗng của nó nhỏ, lượng

xi măng sẽ ít, cường độ bê tông sẽ cao Thành phần hạt của cát được xác định bằng cách lấy 1000g cát (đã sấy khô) đã lọt dưới sàng có kích thước mắt sàng 5 mm để sàng qua bộ lưới sàng có kích thước mắt sàng lần lượt là 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,14 mm

Sau khi sàng cát trên từng lưới sàng có kích thước mắt sàng từ lớn đến nhỏ ta xác định lượng sót riêng biệt và lượng sót tích lũy trên mỗi sàng

• Lượng sót riêng biệt: ai (%) là tỷ số giữa lượng sót trên mỗi sàng so với toàn bộ lượng cát đem thí nghiệm

Cát thô có mô đun độ lớn trong khoảng từ lớn hơn 2,0 đến 3,3;

Cát mịn có mô đun độ lớn trong khoảng từ 0,7 đến 2,0

• Cát thô có thành phần hạt nhƣ qui định trong bảng 1.2, đƣợc sử dụng chế tạo tất

cả các cấp bê tông

• Cát mịn có thành phần hạt nhƣ bảng 1.2, đƣợc sử dụng để chế tạo bê tông nhƣ

sau: Cát có mô đun độ lớn từ 0,7 1,0 có thể sử dụng chế tạo bê tông cấp thấp hơn B15; Cát có mô đun độ lớn từ 1,0 2,0 có thể sử dụng chế tạo bê tông từ cấp B15 đến cấp B25

Thành phần hạt của cát biểu thị qua lƣợng sót tích lũy trên sàng, xem bảng 1.2

+ Hàm lượng tạp chất: Cát càng sạch thì chất lượng bê tông càng tốt Hàm lượng

các tạp chất trong cát được quy định trong bảng 1.3

Bảng 1.3 Hàm lượng các tạp chất trong cát

Tạp chất

Hàm lượng tạp chất, % khối lượng, không lớn hơn

Bê tông cấp cao hơn B30 Bê tông cấp thấp hơn và

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 và bê tông cốt thép và vữa

với vữa, đá 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 cuội)

- Yêu cầu đối với đá (sỏi): Chất lượng của cốt liệu lớn được đặc trưng bởi các chỉ tiêu cường độ, thành phần hạt và độ lớn, lượng tạp chất

+ Cường độ: Cường độ của đá dăm và sỏi dùng cho bê tông được xác định thông qua thí nghiệm nén một lượng đá (hoặc sỏi) trong xi lanh bằng thép và được gọi là độ nén dập Tùy theo độ nén dập trong xi lanh, mác của đá dăm từ đá thiên nhiên được

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

+ Thành phần hạt: Thành phần hạt của cốt liệu lớn được xác định thông qua thí nghiệm sàng 3kg đá (sỏi) khô trên bộ sàng tiêu chuẩn có kích thước lỗ sàng lần lượt là

70, 40, 20, 10, 5mm Thành phần hạt của cốt liệu lớn, biểu thị bằng lượng sót tích luỹ

trên các sàng, được quy định trong bảng 1.6

Bảng 1.6 Lượng sót tích lũy trên các sàng (TCVN 7570:2006)

Dmax là đường kính lớn nhất của cốt liệu tương ứng với cỡ sàng có lượng sót tích lũy nhỏ hơn và gần 10% nhất

Dmin là đường kính nhỏ nhất của cốt liệu tương ứng với cỡ sàng có lượng sót tích lũy lớn hơn và gần 90% nhất

Thành phần hạt cùa đá phải thỏa mãn theo tiêu chuẩn TCVN 7570:2006

Vẽ đường biểu diễn cấp phối hạt, nếu đường biểu diễn nằm trong phạm vị cho phép thì loại đá đó đủ tiêu chuẩn về thành phần hạt để sản xuất bê tông

* Phụ gia

Trong công nghệ chế tạo bê tông hiện nay, phụ gia được sử dụng khá phổ biến Phụ gia thường sử dụng có 2 loại: loại rắn nhanh và loại hoạt động bề mặt

- Phụ gia rắn nhanh thường là các loại muối gốc clo (CaCl2 NaCl, FeCl3…) hoặc

là hỗn hợp của chúng Do làm tăng quá nhanh quá trình thủy hóa mà nó có khả năng rút ngắn quá trình rắn chắc bê tông trong điều kiện tự nhiên cũng như nâng cao cường

độ bê tông sau khi bảo dưỡng nhiệt ẩm

- Phụ gia hoạt động bề mặt mặc dù sử dụng lượng nhỏ nhưng có khả năng cải thiện đáng kể tính dẻo của hỗn hợp bê tông và tăng cường nhiều tính chất khác của bê tông Trong công nghệ bê tông người ta còn sử dụng nhiều loại phụ gia đa chức năng - hỗn hợp của phụ gia rắn nhanh và phụ gia hoạt động bề mặt của các hãng SIKA, MBT,… Trong phạm vi của luận văn, học viên chủ yếu nghiên cứu về bê tông dùng chất kết dính xi măng, không sử dụng phụ gia

1.2 NGUYÊN LÝ HÌNH THÀNH BÊ TÔNG THÔNG QUA PHẢN ỨNG THỦY HÓA XI MĂNG

Trong quá trình thủy hóa (phản ứng với nước) xi măng poóc lăng trộn với cát, đá

và nước tạo ra khối đá mà chúng ta gọi là bê tông Quá trình này liên quan đến nhiều phản ứng khác nhau, thường xảy ra cùng một lúc Khi các phản ứng xảy ra, các sản phẩm của quá trình hydrat hóa dần kết nối từng hạt cát, hạt đá và các thành phần khác của bê tông, tạo thành một khối chất rắn

* Phản ứng thủy hóa của xi măng Pooclăng:

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

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

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

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

Hyđrosilicat canxi hình thành khi thuỷ hoá hoàn toàn đơn khoáng silicat tricanxi

ở trạng thái cân bằng với dung dịch bão hoà hyđroxit canxi Tỷ lệ CaO/SiO2 trong các hyđrosilicat trong hồ xi măng có thể thay đổi phụ thuộc vào thành phần vật liệu, điều kiện rắn chắc và các yếu tố khác Pha chứa alumô chủ yếu trong xi măng là aluminat tricanxi 3CaO.Al2O3, đây là pha hoạt động nhất Ngay sau khi trộn với nước, trên bề

mặt các hạt xi măng đã có lớp sản phẩm xốp, không bền có tinh thể dạng tấm mỏng lục giác của 4CaO.Al2O3.9H2O và 2CaO.Al2O3.8H2O Cấu trúc dạng tơi xốp này làm giảm độ bền nước của xi măng Dạng ổn định của nó là hyđroaluminat 6 nước có tinh thể hình lập phương được tạo thành từ phản ứng trong phương trình sau:

3CaO.Al2O3 + 6H2O = 3CaO.Al2O3.6H2O

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

3CaO.Al2O3 + 3(CaSO4.2H2O) + 26H2O = 3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O

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

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

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

(3CaO.Al2O3.CaSO4.18H2O)

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

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

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

* Quá trình rắn chắc của xi măng:

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

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

- Giai đoạn hòa tan: Khi nhào trộn xi măng với nước các thành phần khoáng của clinke sẽ tác dụng với nước ngay trên bề mặt hạt xi măng Những sản phẩm mới tan được [Ca(OH)2; 3CaO.Al2O3.6H2O] sẽ tan ra Nhưng vì độ tan của nó không lớn và lượng nước có hạn nên dung dịch nhanh chóng trở nên quá bão hoà

- Giai đoạn hóa keo: Trong dung dịch quá bão hoà, sản phẩm Ca(OH)2; 3CaO.Al2O3.6H2O mới tạo thành sẽ không tan nữa mà tồn tại ở trạng thái keo Còn các sản phẩm etringit, CSH vốn không tan nên vẫn tồn tại ở thể keo phân tán Nước vẫn tiếp tục mất đi (bay hơi, phản ứng với xi măng), các sản phẩm mới tiếp tục tạo thành,

tỷ lệ rắn/lỏng ngày một tăng, hỗn hợp mất dần tính dẻo, các sản phẩm ở thể keo liên kết với nhau thành thể ngưng keo

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

1.3 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI VỀ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÀNH PHẦN CẤP PHỐI ĐẾN CHẤT LƯỢNG CỦA BÊ TÔNG

Thiết kế thành phần bê tông, việc xác định cấp phối cốt liệu và các tính chất kỹ thuật của cốt liệu là đặc biệt quan trọng, ảnh hưởng rất lớn đến đặc tính kỹ thuật của bê tông, như cường độ chịu nén, độ lưu động của bê tông…

Ở các nước trên thế giới, đã có nhiều nhà khoa học nghiên cứu thành phần hạt của cấp phối đá dăm (hay sỏi, sạn) hay cấp phối bê tông nhựa, bê tông xi măng theo các dạng đường cong liên tục khác nhau Việc nghiên cứu một phần dựa trên cơ sở lý thuyết, còn phần lớn dựa trên cơ sở thực nghiệm

1.3.1 Đường cong cấp phối lý tưởng của Fuller

Fuller sau nhiều năm nghiên cứu đã rút ra kết luận: Đường cong của cấp phối có dạng càng gần với đường parabôn, thì cấp phối đó có độ chặt càng lớn

Đường cong cấp phối lý tưởng có dạng sau:

y2 = p.x

Trong đó: y - Thành phần hạt lọt qua các lỗ sàng ( % );

x - Kích thước của các lỗ sàng ( mm );

p - Hệ số

Nếu một cấp phối mà kích thước hạt lớn là 19,5 mm, thành phần lọt qua lỗ sàng 19.5 mm là 100%, thì: x= 19,5mm; y= 100%

Thay vào công thức trên, ta được:

1002 = p.19,5 suy ra p = 523

Như vậy công thức của đường cong cấp phối lý tưởng là:

y2 = 523.x

Từ công thức trên có thể tính được tỷ lệ % lọt qua các lỗ sàng khác nhau

1.3.2 Công thức cấp phối của Talbot

Theo sự nghiên cứu của Talbot, nếu cấp phối phù hợp với công thức sau thì đạt được độ chặt lớn nhất:

Hình 1.8 Đường cong cấp phối tốt nhất có Dmax = 19,1mm

1.3.3 Các nghiên cứu của Kozul và Darwin (1997); Neville, A (2000)

- Nghiên cứu của Kozul và Darwin (1997)

Theo kết quả nghiên cứu của Kozul và Darwin, sự thay đổi kích cỡ cốt liệu không ảnh hưởng nhiều đến cường độ chịu nén của bê tông Kết quả nghiên cứu cho thấy, với bê tông thường sử dụng cốt liệu có đường kính hạt lớn nhất 19mm có cường

độ chịu nén lớn hơn 7,6% so với bê tông tương ứng sử dụng cốt liệu có đường kính hạt lớn nhất 16mm

- Nghiên cứu của Neville, A (2000)

Theo nghiên cứu của Neville, A, hàm lượng nước cũng là một yếu tố ảnh hưởng đến cường độ nén và độ lưu động của bê tông Lượng nước phải cung cấp đủ để bê tông đạt độ lưu động trong thi công (tính dễ thi công), đồng thời đủ cho các phản ứng thủy hóa của xi măng Nếu hàm lượng nước ít, bê tông sẽ có cường độ nén cao, nhưng

độ lưu động thấp, khó thi công Ngược lại nếu hàm lượng nước nhiều, tính dễ thi công cao, nhưng chất lượng bê tông giảm Hàm lượng nước sử dụng trong bê tông có quan

hệ mật thiết với kích cỡ hạt cốt liệu và độ sụt yêu cầu Vì vậy, theo tiêu chuẩn thiết kế thành phần bê tông của Hoa Kỳ (ACI 211.1-91), khi chọn lượng nước cho bê tông phải dựa vào yêu cầu thi công (độ sụt) và kích cỡ cốt liệu (đường kính cốt liệu lớn nhất)

1.3.4 Lý thuyết cấp phối tốt nhất của B.B Okhônina và N.N Ivanov

- Dựa trên cơ sở thực nghiệm, B.B Okhôtina đã xác định được những điểm cơ bản sau đây:

a Độ rỗng của các cấp phối làm bằng một số thành phần hạt (ví dụ cát và đá

dăm), trong đó các hạt có kích cỡ gần nhau và chênh nhau 2 lần, sẽ như nhau khi tỉ lệ khối lượng của các loại hạt trong cấp phối bằng nhau Nói một cách khác, khi cùng tăng hoặc cùng giảm kích thước của tất cả các loại hạt với số lần như nhau, thì độ rỗng

sẽ không thay đổi

b Độ rỗng của cấp phối sẽ nhỏ nhất, nếu kích thước các loại hạt chèn vào lỗ rỗng

của các loại hạt to hơn lần lượt giảm đi 16 lần và khối lượng của loại hạt sau (nhỏ hơn) bằng 43 % khối lượng của các loại hạt trước (lớn hơn), như vậy có nghĩa là: Nếu hạt to

có kích thước 16 32mm, thì các loại hạt sau có kích thước lần lượt là 1 2mm; 0,06 0,12mm; 0,004 0,008mm và khối lượng của hạt 1 2 mm bằng 43% khối lượng của hạt 16 32 mm, khối lượng của hạt 0,06 0,12 mm bằng 43% khối lượng của hạt 1 2mm và cứ như thế

c Khi chọn một cấp phối có các loại hạt có kích thước chênh nhau 1/8, 1/4 và 1/2

lần, thì độ rỗng của cấp phối sẽ lớn hơn và khối lượng của vật liệu hạt nhỏ chèn vào sẽ phải tăng lên Như vậy, khi chèn vào lỗ rỗng bằng những loại hạt lần lợt nhỏ đi 8 lần, 4 lần và 2 lần, thì để cấp phối có độ chặt lớn nhất, khối lượng của các loại hạt sau (nhỏ hơn) lần lượt phải bằng 55%, 66% và 81% khối lượng của loại hạt trước (hạt to hơn)

d Nếu ta trộn thêm vào cấp phối trên (theo b,c) bất kỳ loại hạt trung gian nào, thì

độ rỗng sẽ tăng lên Nhưng, nếu trộn thêm vào cấp phối loại vật liệu mà thành phần và

tỉ lệ khối lượng các loại hạt giống nhau như cấp phối đó, thì độ rỗng sẽ không thay đổi

e Từ mục b,c có thể thấy rằng: Các loại hạt có kích thước chênh nhau 16 lần và 4

lần, thì tỉ lệ khối lượng là 0,43 ( 43%) và √ = 0,66 ( 66%) Như vậy, nếu các loại hạt chênh nhau 2 lần, thì tỉ lệ khối lượng của chúng sẽ là √ = 0,81 (81%)

Gọi K là trị số % này, K biểu thị tỷ lệ khối lượng giảm dần của các loại hạt, nên gọi là hệ số khối lượng giảm dần Nếu cấp phối mà các loại hạt có kích thước chênh nhau 16 lần và K= 0,25 0,43 0,50, thì cấp phối mà các loại hạt có kích thước chênh nhau 2 lần sẽ có

K = √ √ √ = 0,7 0,81 0,84

- Giáo sư N.N Ivanov đã áp dụng phạm vi của hệ số K trên vào việc chọn thành phần cấp phối hạt của bê tông nhựa, thấy rằng độ rỗng chỉ thay đổi tối đa 1,5% Nếu mở rộng thêm K = 0,65 0,90, thì độ rỗng chỉ thay đổi khoảng 2% Dựa vào nguyên tắc đó và dựa vào thí nghiệm, giáo sư N.N Ivanov đã định ra đường cong giới hạn của câp phối Bất kỳ một cấp phối nào có đường cong nằm trong phạm vi giới hạn đó đều có độ chặt tương đối lớn Qua nhiều lần thí nghiệm, đã xác nhận rằng: Nói chung, tất cả các đường cong của cấp phối đất, đá hay cấp phối bê tông nhựa hay bê tông xi măng nằm trong phạm vi của đường cong giới hạn đều cho kết quả hoàn toàn thoả mãn

Nhưng cường độ của cấp phối không chỉ quyết định ở độ chặt mà còn quyết định ở lực dính và hệ số ma sát Vì vậy, quan trọng không phải chỉ là độ rỗng nhỏ nhất mà còn là độ lớn của vật liệu và hàm lượng các loại hạt nhỏ (chất kết dính) Các loại hạt nhỏ sẽ có ảnh hưởng khác nhau khi dùng nó vào trong cấp phối đất, đá hay trong cấp phối có chất liên kết gia cố

1.4 NHẬN XÉT CHƯƠNG 1

- Bê tông là loại vật liệu phổ biến sử dụng trong các công trình xây dựng dân

dụng và công nghiệp, giao thông, thủy lợi… Thành phần cơ bản tạo nên bê tông bao

gồm: Xi măng, cát (sỏi), đá và nước Ngoài ra, tùy thuộc vào yêu cầu của từng loại

công trình, điều kiện làm việc và yêu cầu về kết cấu mà có thể thêm các phụ gia để

tăng cường một số đặc tính của bê tông Bê tông thường phân loại dựa vào những đặc

điểm như: theo khối lượng thể tích, theo chất kết dính dùng trong bê tông, theo dạng

cốt liệu, theo phạm vi sử dụng…

- Đối với bê tông thường các đặc tính của nó phụ thuộc vào hàm lượng và chất

lượng của các vật liệu chế tạo bê tông

+ Cốt liệu nhỏ và lớn (cát và đá) chiếm một khối lượng và thể tích lớn trong hỗn

hợp bê tông (thường chiếm 80 85%) Cỡ hạt, cấp phối hạt và những đặc trưng chất

lượng khác của chúng có ảnh hưởng lớn đến tính chất của hỗn hợp bê tông Nếu thay

đổi cỡ hạt và cấp phối hạt của hỗn hợp cốt liệu thì tổng diện tích mặt ngoài của cốt liệu

sẽ biến đổi trong phạm vi đáng kể và nếu một lượng nước nhào trộn không đổi, tính

lưu động của hỗn hợp bê tông thay đổi rõ rệt

+ Hàm lượng cát và chất lượng cát trong hỗn hợp cốt liệu, ảnh hưởng lớn đến

tính chất của hỗn hợp bê tông Hỗn hợp bê tông có một hàm lượng cát tối ưu sẽ đảm

bảo cho bê tông đạt được yêu cầu tính công tác, độ đặc chắc và cường độ với lượng

dùng xi măng và nước bé nhất hoặc với lượng dùng nước nhào trộn không đổi, hỗn

hợp bê tông có hàm lượng cát tối ưu sẽ đạt tính lưu động tốt nhất

+ Cường độ gắn kết giữa hạt cốt liệu và đá xi măng quyết định bởi những đặc

tính sau đây của cốt liệu đá thiên nhiên: Hình dạng hạt, đặc tính cấu tạo của đá gốc,

trạng thái bề mặt, lượng tạp chất sét, bụi làm giảm sự tiếp xúc giữa cốt liệu và đá

xi măng

- Như vậy, bê tông là loại vật liệu rất quan trọng được sử dụng phổ biến trong

xây dựng cơ bản phục vụ cho mọi ngành kinh tế quốc dân Chất lượng của bê tông phụ

thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó cấp phối cốt liệu, chất lượng cốt liệu và hàm lượng

N/X để sản xuất bê tông có ảnh hưởng lớn đến cường độ của bê tông xi măng

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN VẬT

LIỆU VÀ CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA BÊ TÔNG

2.1 ĐẶC ĐIỂM MÔI TRƯỜNG TÂY NAM BỘ VIỆT NAM

2.1.1 Đặc điểm chung

- Tây Nam Bộ trước hết là một không gian địa lý liền kề liên tục Đây là vùng đồng bằng (sông Cửu Long) cùng một vài dãy núi thấp ở miền tây tỉnh An Giang, Kiên Giang; Phía Đông Bắc tiếp giáp Vùng Đông Nam Bộ, phía tây bắc giáp Campuchia, phía tây giáp vịnh Thái Lan, phía đông giáp Biển Đông Tây Nam Bộ gồm 13 tỉnh thành sau: Bến Tre, Bạc Liêu, Cà Mau, Thành phố Cần Thơ, Đồng Tháp, Hậu Giang, Kiên Giang, Long An, Sóc Trăng, Tiền Giang, Trà Vinh, Vĩnh Long, An Giang với diện tích khoảng 40.000 km vuông, là vùng đất được hình thành từ những trầm tích phù sa và được bồi dần qua những kỷ nguyên thay đổi của mực nước biển

Hình 2.1 Bản đồ các tỉnh Tây Nam Bộ (ĐBSCL)

Tây Nam Bộ là vùng đồng bằng châu thổ do sông Cửu Long (Mê-kông) tạo nên, với độ cao trung bình so với mực nước biển khoảng 2m, độ dốc trung bình là 1 cm/km Đây là vùng đồng bằng thấp và ngập nước, chịu ảnh hưởng mạnh của thủy triều, tạo nên một vùng chịu ảnh hưởng mặn đến nửa diện tích, được giới hạn trong phạm vi bởi các dòng sông, kênh, rạch chảy trong lãnh thổ Việt Nam, nhận lưu lượng nước từ 2 dòng chính của sông Mê Kông là sông Hậu Giang và sông Tiền Giang (hay còn gọi là sông Tiền Và sông Hậu)

- Tây Nam Bộ thuộc vùng đặc trưng của khí hậu nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, nhiệt độ trung bình từ 26 đến 28 độ C, hầu như ổn định quanh năm, lượng mưa trung bình năm dao động từ 1.101mm đến 2.245mm/năm Chế độ nắng cao, Số giờ nắng trung bình năm dao động từ 2.290 đến 2.769 giờ/năm, nền nhiệt ẩm phong phú, ánh

nắng dồi dào, thời gian bức xạ dài, nhiệt độ và tổng tích ôn cao Biên độ nhiệt ngày đêm giữa các tháng trong năm thấp và ôn hòa Độ ẩm trung bình hàng năm khoảng từ

80 82% Khí hậu hình thành trên hai mùa chủ yếu quanh năm là mùa khô và mùa mưa Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, mùa khô từ tháng 12 tới tháng 4 hàng năm Toàn vùng là một hệ thống mở biến nhịp với chế độ thuỷ văn Hoạt động hỗn hợp của sông và biển qua từng giai đoạn đã hình thành nên dạng hình đất phù sa phì nhiêu dọc theo đê ven sông và dọc theo một số giồng cát ven biển, có cả đất phèn trên trầm tích đầm mặn trũng thấp như vùng Đồng Tháp Mười, tứ giác Long Xuyên - Hà Tiên, tây nam sông Hậu và bán đảo Cà Mau

2.1.2 Đặc điểm khu vực tỉnh Trà Vinh

Tỉnh Trà Vinh nằm ở phía Đông Nam của vùng đồng bằng sông Cửu Long, nằm giữa 2 con sông lớn là sông Cổ Chiên và Sông Hậu, tọa độ địa lý từ 9031’5’’ đến

10004’5’’ vĩ độ Bắc và 105057’16’’ đến 1060

36’04’’ kinh độ Đông Phía Bắc giáp với tỉnh Vĩnh Long, phía Đông và Đông Bắc giáp tỉnh Bến Tre bởi sông Cổ Chiên, phía Tây và Tây Nam giáp với tỉnh Sóc Trăng bởi sông Hậu, phía Đông giáp biển Đông với hơn 65 km bờ biển Tỉnh Trà Vinh có 08 đơn vị hành chính cấp huyện trực thuộc, gồm thành phố Trà Vinh và 07 huyện

Tỉnh Trà Vinh nằm giữa 2 sông Cổ Chiên và sông Hậu, một mặt giáp biển Đông (dài 65 km), có 2 cửa sông (Cung Hầu và Định An) là 2 cửa sông quan trọng của vùng đồng bằng sông Cửu Long thông thương qua biển Đông với cả nước và quốc tế; Trà Vinh còn có hệ thống đường quốc lộ 53, 54 và 60 qua Tỉnh, nối Trà Vinh với các tỉnh khác trong vùng và ngoài vùng

Hình 2.2 Bản đồ tỉnh Trà Vinh

* Về địa hình:

Trà Vinh là vùng đồng bằng ven biển nằm phần cuối của hạ lưu sông Cửu Long,

là vùng châu thổ được hình thành lâu đời cùng vời vùng đất trẻ mới bồi Địa hình Trà Vinh có đặc trưng điển hình của vùng đồng bằng ven biển, chịu ảnh hưởng bởi sự giao

thoa giữa sông và biển tạo nên các vùng trũng, phẳng xen lẫn các giồng cát dạng hình cánh cung phần lồi hướng ra biển, về phía biển, các giồng cát cao và mở rộng hơn Cao trình phổ biến của Tỉnh khoảng 0,4 1,0 m, chiếm 66% diện tích đất tự nhiên

* Đặc trưng khí tượng - thủy văn:

- Đặc trưng khí tượng:

Tỉnh Trà Vinh nằm trong vùng nhiệt đới có khí hậu mát mẻ quanh năm, ít bị ảnh hưởng bởi lũ Các yếu tố khí hậu, nhiệt độ, ánh sáng, lượng nước bốc hơi và lượng mưa được phân bổ đều khá rõ rệt giữa 2 mùa mưa và mùa khô

+ Nhiệt độ

Số liệu quan trắc giai đoạn 2013 2017 tại Trạm Càng Long cho thấy nhiệt độ trung bình năm dao động trong khoảng 270C 27,40

C Thông thường nhiệt độ thấp nhất vào tháng 1, cao nhất vào tháng 4, 5 hàng năm

+ Số giờ nắng

Toàn tỉnh có tổng số giờ nắng trung bình 7,7 giờ/ngày Số liệu quan trắc giai đoạn 2013 2017 cho thấy số giờ nắng trung bình hàng tháng trong năm dao động trong khoảng 188 230 giờ, cao nhất vào năm 2015 Số giờ nắng cao nhất vào tháng

3, 4 hoặc tháng 5 và thấp nhất vào tháng 9, tháng 10

+ Chế độ gió

Do có địa hình bằng phẳng nên toàn vùng có chế độ gió tương đối giống nhau Gió đổi chiều rõ rệt theo mùa và có hướng thịnh hành trùng với hướng gió mùa toàn khu vực, tốc độ gió trung bình năm khoảng 3,0 3,9 m/s Trong thời gian từ tháng 1 đến tháng 4 có “gió chướng” hướng vuông góc với bờ biển và trùng hướng với sông, kênh thông ra biển nên làm cho nước sông, kênh dâng lên đẩy mặn vào sâu hơn

+ Lượng mưa

Theo số liệu quan trắc giai đoạn 2013 ÷ 2017, lượng mưa trung bình năm từ 120,0 ÷ 198,7 mm, phân bố không đều và phân hóa mạnh theo thời gian và không gian Về thời gian mưa, có 90% lượng mưa năm tập trung vào mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 11 Càng về phía biển, thời gian mưa càng ngắn dần, tức là mùa mưa bắt đầu muộn nhưng kết thúc sớm

+ Độ ẩm

Độ ẩm không khí phụ thuộc vào lượng mưa và nhiệt độ không khí Độ ẩm không khí tại Trà Vinh biến đổi theo hai mùa rõ rệt Độ ẩm có trị số cao nhất vào tháng mùa mưa (từ tháng 5 đến tháng 11) dao động trong khoảng 85 ÷ 90% Độ ẩm có trị số thấp hơn vào mùa khô (từ tháng 12 đến tháng 4) thay đổi từ 77 ÷ 90%

- Đặc trưng thủy văn:

Trà Vinh chịu ảnh hưởng mạnh của chế độ bán nhật triều biển Đông thông qua 2 sông lớn (sông Cổ Chiên và sông Hậu) và mạng lưới kênh rạch chằng chịt Đây là chế

độ bán nhật triều không đều, ngày có 2 lần triều lên và 2 lần triều xuống, hàng tháng

có 2 kỳ triều cường (vào ngày 1 và 15 âm lịch) và 2 kỳ triều kiệt (vào ngày 7 và 23 âm lịch) Ảnh hưởng thủy triều giảm dần từ biển vào sâu trong nội đồng, chủ yếu là vùng ven biển

Nước mặt theo hệ thống các con sông, kênh rạch thông ra biển, mặn xâm nhập sâu vào nội địa Mùa mưa ranh giới mặn bị đẩy lùi ra biển, mùa khô (tháng 12 đến tháng 4) lưu lượng dòng chảy giảm, mặn lại lấn sâu vào đồng bằng Sự xâm nhập mặn

ở khu vực ĐBSCL rất phức tạp, mỗi vùng có đặc điểm khác nhau

Nước mặn theo thủy triều xâm nhập vào sâu trên sông Cổ Chiên và sông Hậu

Độ mặn trung bình tháng và độ mặn lớn nhất trong năm thường xuất hiện trong tháng

3 hoặc tháng 4 hàng năm Chiều dài xâm nhập của độ mặn 4‰ khoảng 50 57 Km

* Trữ lượng cát trên lòng sông Cổ Chiên và sông hậu

Sông Cổ Chiên và sông Hậu là phần hạ lưu của các nhánh sông Cửu Long và là cửa ngõ của sông Cửu Long trước khi nước đổ ra biển Qua công tác thăm dò và đánh giá tài nguyên cát trên 02 lòng sông, có tổng trữ lượng cát là 64.599.716 m3, Cụ thể:

- Trên sông Hậu có 6 thân cát, gồm 11 mỏ với trữ lượng là: 14.472.740 m3 cát

- Trên lòng sông Cổ Chiên có 3 thân cát, gồm 23 mỏ cát với trữ lượng là:

50.126.976 m3 cát

Hình 2.3 Khai thác cát trên sông Cổ Chiên

2.2 PHƯƠNG PHÁP VÀ CÁC CHỈ TIÊU CẦN ĐÁNH GIÁ KHI SỬ DỤNG CÁT NHIỄM MẶN

Phương pháp đánh giá đá dăm (Biên Hòa ) để sản xuất bê tông theo tiêu chuẩn:

- TCVN 7570:2006 “Cốt liệu cho bê tông và vữa - Yêu cầu kỹ thuật”

2.3.2 Các chỉ tiêu cần đánh giá

- Khối lượng riêng, g/cm3; - Khối lượng thể tích xốp, g/cm3;

- Hàm lượng thỏi dẹt, %; - Hàm lượng bụi, bùn, sét, %;

- Độ nén đập trong xi lanh - Bảo hòa, %;

2.4 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ NÉN CỦA BÊ TÔNG BẰNG THỰC NGHIỆM (THEO TCVN 3118:1993)

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

- Thước lá kim loại

- Đệm truyền tải ( Sử dụng nén các nửa viên mẫu đầm sau khi uốn gẫy)

2.4.2 Chuẩn bị mẫu thử

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

- Viên chuẩn để xác định cường độ nén của bê tông là viên mẫu lập phương kích thước 15x15x15cm Các viên mẫu khác mẫu chuẩn, thì sau khi thử nén phải được tính đổi kết quả thử về cường độ viên chuẩn

- Kết cấu sản phẩm yêu cầu thử mẫu 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 được vượt quá 0,05mm trên 100mm tính từ điểm tì thước

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

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

- Việc lấy hỗn hợp bê tông để đúc mẫu, bảo dưỡng mẫu, chọn kích thước viên mẫu thử nén phải đạt yêu cầu kỹ thuật của các tiêu chuẩn sau:

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

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

a) Mẫu thử trước khi nén 28 ngày tuổi b) Mẫu thử sau khi nén 28 ngày tuổi

Hình 2.5 Chuẩn bị mẫu thử nén

- Đúc mẫu

Đúc mẫu bằng khuôn lập phương kích thước 15x15x15cm, khuôn được lau sạch

và bôi một lớp dầu mỏng để chống dính vào mặt trong khuôn Cho hỗn hợp bê tông đã trộn sẵn theo cấp phối đã thiết kế vào khuôn thành 2 lớp, dùng thanh sắt tròn 16mm chọc đều để đầm Lớp thứ nhất, phải chọc đến tận đáy khuôn, lớp thứ 2 chọc sâu xuống lớp thứ nhất khoảng 2 ÷ 3 cm, chọc 25 lần cho mỗi lớp, chọc đều từ xung quanh thành khuôn vào giữa Dùng búa gõ nhẹ xung quanh thành khuôn cho nước xi măng chảy đều tránh rổ mặt khi tháo khuôn, cuối cùng dùng bay gạt bỏ hỗn hợp thừa và xoa phẳng mặt mẫu

- Xác định diện tích chịu lực của mẫu

Đo chính xác tới 1mm các cặp cạnh song song của hai mặt chịu nén của mẫu lập phương, xác định diện tích hai mặt chịu nén trên, dưới theo các giá trị trung bình của các cặp cạnh Diện tích chịu lực nén của mẫu chính là trung bình số học diện tích của hai mặt

- 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

Hình 2.8 Sơ đồ thí nghiệm mẫu lập phương theo TCVN 3118:1993

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 4 daN/cm2

trong một giâycho đến khi mẫu bị phá hoại