Luận văn thạc sĩ nghiên cứu sử dụng xi măng bền sun phát và cát sông cổ chiên trong cấp phối để sản xuất bê tông công trình bị xâm nhập mặn tỉnh trà vinh

Đề tài: NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG XI MĂNG BỀN SUN PHÁT VÀ CÁT SÔNG CỔ CHIÊN TRONG CẤP PHỐI ĐỂ SẢN XUẤT BÊ TÔNG CÔNG TRÌNH BỊ XÂM NHẬP MẶN TỈNH TRÀ VINH Học viên: Đàm Thiên Ân Chuyên ngành: KTX

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐÀM THIÊN ÂN

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG XI MĂNG BỀN SUN-PHÁT

VÀ CÁT SÔNG CỔ CHIÊN TRONG CẤP PHỐI

ĐỂ SẢN XUẤT BÊ TÔNG CHO CÔNG TRÌNH

BỊ XÂM NHẬP MẶN TỈNH TRÀ VINH

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

Mã số: 8580201

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

Đàm Thiên Ân

Đề tài: NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG XI MĂNG BỀN SUN PHÁT VÀ CÁT

SÔNG CỔ CHIÊN TRONG CẤP PHỐI ĐỂ SẢN XUẤT BÊ TÔNG CÔNG

TRÌNH BỊ XÂM NHẬP MẶN TỈNH TRÀ VINH

Học viên: Đàm Thiên Ân Chuyên ngành: KTXD CT Dân dụng và Công nghiệp

Mã số: 85 80 201 - Khóa 35 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

Tóm tắt: Bê tông là vật liệu xây dựng phổ biến trong xây dựng Bê tông

truyền thống được chế tạo bởi chất kết dính (xi măng), cốt liệu lớn (đá dăm, sỏi), cốt liệu nhỏ (cát tự nhiên), nước và phụ gia Tại khu vực đồng bằng Sông Cửu Long, cát sông được dùng phổ biến làm vật liệu để san lấp mặt bằng xây dựng, một số ít dùng 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 hảo 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, cát sông” 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 vùng Tây Nam Bộ bị nhiễm mặn theo mùa 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 poóc lăng hỗn hợp mác 40 - bền sun phát trung bình (được ký hiệu PCB40-MS) 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 xi măng PCB40-MS 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 dùng cho công trình bị xâm nhập mặn

Từ khóa - Cấp phối bê tông; Sông Cổ Chiên; Cường độ chịu nén; Bền

sun phát trung bình; Xâm nhập mặn

AND DEEP-FRIED RIVER SAND IN GRADING TO PRODUCE

CONCRETE WORKS SALINE INTRUSION IN TRA VINH PROVINCE Summary: Concrete is a common building material in construction

Traditional concrete is made of binder (cement), large aggregate (crushed stone, gravel), small aggregate (natural sand), water and additives In the Mekong Delta region, river sand is commonly used as a material for construction site leveling, a small number is used as a small aggregate to make common concrete In our country, the exploitation and use of water and sand meet the physical and mechanical criteria for traditional concrete gradients, which meet many difficulties such as: areas of frequent mangroves, islands in the offshore, Constructing traditional concrete faces many difficulties and costs often increase many times higher than other regions Therefore, it is necessary to have a new concrete mixture such as "concrete mixture using water, river sand" to solve the above problems or to take advantage of the abundant sources of locally available materials in order to reduce construction costs for saline coastal areas

in the Southwest region with seasonal salinity In order to conduct research on the development of compressive strength of concrete B15, B20 according to the standard grade, when using portland cement mixed grade 40 - medium sun resistance (denoted PCB40-MS) with objects materials exploited on the spot, will be the premise for the design of precision grading components for concrete B15, B20 using cement PCB40-MS later Providing design engineers with the option of using local materials for structural options, construction units have access to this type of material for saline intrusion works

Keywords - Concrete gradation; Co Chien River; Compressive strength;

Medium strength durable sun; Salinization

MỤC LỤC

TRANG BÌA

LỜI CAM ĐOAN

TRANG TÓM TẮT TIẾNG ANH

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

4 Phương pháp nghiên cứu 3

5 Bố cục 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

1.2 NGUYÊN LÝ HÌNH THÀNH BÊ TÔNG THÔNG QUA PHẢN ỨNG THỦY HÓA CỦA XI MĂNG 7

1.3 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG BÊ TÔNG BỀN SUN PHÁT GIẢM THIỂU NGUY CƠ BỊ TẤN CÔNG BỞI CÁC YẾU TỐ XÂM THỰC CHO BÊ TÔNG VÀ CỐT THÉP 8

1.4 ẾT LUẬN 9

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM PHÂN TÍCH ĐẶC TÍNH HÓA HỌC CỦA CÁT SÔNG VÀ CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA BÊ TÔNG 10

2.1 ĐẶC ĐIỂM MÔI TRƯỜNG TÂY NAM BỘ VIỆT NAM 10

2.1.1 Đặc điểm chung 10

2.1.2 Đặc điểm ở khu vực tỉnh Trà Vinh 11

2.2 PHƯƠNG PHÁP VÀ CÁC CHỈ TIÊU CẦN ĐÁNH GIÁ HI SỬ DỤNG CÁT SÔNG CỔ CHIÊN MÙA NƯỚC HÔNG NHIỄM MẶN 15

2.2.1 Phương pháp đánh giá 15

2.2.2 Các chỉ tiêu cần đánh giá khi sử dụng cát sông Cổ Chiên 15

2.3 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ NÉN CỦA BÊ TÔNG BẰNG

THỰC NGHIỆM (Theo TCVN 3118:1993) 15

2.3.1 Thiết bị thử 16

2.3.2 Chuẩn bị mẫu thử 16

2.3.3 Đúc mẫu 18

2.3.4 Bảo dưỡng mẫu 20

2.3.5 Tiến hành thử 20

2.3.6 Tính kết quả 21

2.3.7 Những yếu tố ảnh hưởng đến cường độ nén của bê tông 22

2.4 ẾT LUẬN 25

CHƯƠNG 3 THÍ NGHIỆM THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA BÊ TÔNG 26

3.1 MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM 26

3.2 VẬT LIỆU SỬ DỤNG ĐỂ CHẾ TẠO MẪU 26

3.2.1 Xi măng (Chất kết dính) 26

3.2.2 Cốt liệu nhỏ (cát) 28

3.2.3 Cốt liệu lớn (đá dăm) 31

3.2.4 Nước 34

3.2.5 Phụ gia (nếu có) 34

3.3 TÍNH TOÁN THÀNH PHẦN CẤP PHỐI CHO BÊ TÔNG CẤP B15, B20 34

3.3.1 Chọn độ sụt (SN) cho hỗn hợp bê tông 34

3.3.2 Xác định lượng nước (N) cho một mét khối bê tông 34

3.3.3 Xác định tỉ số xi măng/nước (X/N) 35

3.3.4 Tính hàm lượng xi măng 35

3.3.5 Tính toán hàm lượng cốt liệu lớn (đá dăm) 36

3.3.6 Tính toán hàm lượng cốt liệu nhỏ (cát) 36

3.4 QUY TRÌNH ĐÚC MẪU (Theo TCVN 3015:1993) 38

3.4.1 Tính toán liều lượng vật liệu cho mẻ trộn 38

3.4.2 Trộn hỗn hợp bê tông và xác định độ sụt 40

3.4.3 Chọn khuôn đúc và tiến hành đúc mẫu 40

3.4.4 Quy trình bảo dưỡng mẫu (Theo TCVN 3015:1993) 40

3.5 QUY TRÌNH NÉN MẪU VÀ ẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 41

3.5.1 Quy trình nén mẫu 41

3.5.2 ết quả thí ngiệm 41

ẾT LUẬN VÀ IẾN NGHỊ 47

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM HẢO 48 PHỤ LỤC

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

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

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Bảng trị số α 21

Bảng 3.1 Thành phần hạt của cát Sông Cổ Chiên 28Bảng 3.2 hối lượng thành phần hạt cát trên từng cở sàng 30Bảng 3.3 Bảng Tính chất cơ lý cát sông Cổ Chiên mùa nước không nhiễm mặn 31Bảng 3.4.Tính chất cơ lý của đá 1x2 cm Biên Hòa 32Bảng 3.5 Thành phần hạt của đá Biên Hòa 33Bảng 3.6 Bảng ích thước viên mẫu ứng với cốt liệu lớn 38Bảng 3.7 Bảng tính kết quả thí nghiệm cường độ nén củabê tông cấp độ bền B15

cho các mẫu thí nghiệm ứng với các ngày tuổi (3; 7; 14; 28; 60; 90) 42Bảng 3.8 Bảng tính kết quả thí nghiệm cường độ nén củabê tông cấp độ bền B20

cho các mẫu thí nghiệm ứng với các ngày tuổi (3; 7; 14; 28; 60; 90) 44

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1 Một số hình ảnh dùng cát sông Cổ Chiên san lấp mặt bằng (SLMB)

công trình 2

Hình 1.1 Pha trộn các thành phần 4

Hình 1.2 Các thành phần khác có trong vật liệu bê tông 5

Hình 1.3 Cấu trúc bê tông 6

Hình 1.4 Đoạn đê biển ở xã Trường Long Hòa, huyện Duyên Hải được tỉnh

Trà Vinh xây dựng kiên cố 8

Hình 2.1 Bản đồ khu vực Tây Nam Bộ (ĐBSCL) 10

Hình 2.2 Bản đồ tỉnh Trà Vinh 12

Hình 2.3 Máy nén mẫu 16

Hình 2.4 Mẫu thử nén 03 ngày tuổi 18

Hình 2.5 Trộn vữa và kiểm tra độ sụt 19

Hình 2.6 Đúc mẫu định hình 19

Hình 2.7 Bảo dưỡng mẫu bê tông đã tháo khuôn 20

Hình 3.1 Xi măng PCB 40 sử dụng để chế tạo mẫu cấp phối 1 27

Hình 3.2 Xi măng PCB 40-MS sử dụng để chế tạo mẫu cấp phối 2 28

Hình 3.3 Biểu đồ thành phần hạt của cát sông Cổ Chiên 30

Hình 3.4 Thí nghiệm đá dăm 32

Hình 3.5 Biểu đồ thành phần hạt của đá dăm 1x2 Biên Hòa 33

Hình 3.6 Biểu đồsự phát triển cường độ nén của bê tông cấp độ bền B15 các mẫu thí nghiệm ứng với các ngày tuổi (3; 7; 14; 28; 60; 90) 43

Hình 3.7 Sự phát triển cường độ nén của bê tông cấp độ bền B20 các mẫu thí nghiệm ứng với các ngày tuổi (3; 7; 14; 28; 60; 90) 45

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp 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 hảo 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, cát sông” 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 vùng Tây Nam Bộ bị nhiễm mặn theo mùa

Hiện nay tại sông Cổ Chiên thuộc địa bàn tỉnh Trà Vinh có các số mỏ cát với trữ lượng tương đối lớn, tuy nhiên cát sông Cổ Chiên có lẫn ít phù sa, cỡ hạt nhỏ 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 trên địa bàn tỉnh Trà Vinh phải vận chuyển từ các tỉnh như: huyện Tân Châu tỉnh An Giang, tỉnh Đồng Nai, nước Cam-Pu-Chia,… Vì vậy, nếu tận dụng được các nguồn tài nguyên thiên nhiên có sẵn, cát ven sông khu vực Trà Vinh (Sông Cổ Chiên) sẽ mang lại hiệu quả kinh tế rất lớn trong xây dựng công trình cho tỉnh Trà Vinh nói chung và khu vực thành phố Trà Vinh nói riêng Với những lý do sau:

- Tiến độ thi công nhanh nhờ vật liệu sẵn có trên công trường, 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;

- Đảm bảo chất lượng cho các công trình chịu ảnh hưởng của nước sông bị xâm nhập mặn, nước biển

Do vậy, việc chọn đề tài “Nghiên cứu sử dụng xi măng bền sun phát và cát

sông Cổ Chiên trong cấp phối để sản xuất bê tông công trình bị xâm nhập mặn tỉnh Trà Vinh” là cần thiết và hợp lý

Hình 1 Một số hình ảnh dùng cát sông Cổ Chiên san lấp mặt bằng (SLMB)

công trình

2 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng xi măng poóc lăng hỗn hợp mác 40 - bền sun phát trung bình, cátkhu vực tỉnh Trà Vinh, cát sông Cổ Chiên, nước máy (Công ty Cấp thoát nước Trà Vinh), 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 mẫu bê tông

Giúp cho các kỹ sư thiết kế có thêm lựa chọn sử dụng vật liệu địa phương cho phương án vật liệu cấp phối bê tông, các đơn vị thi công có cơ hội tiếp cận với loại cấp phối vật liệu này dùng cho công trình bị xâm nhập mặn

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Sử dụng cốt liệu cát không nhiễm mặn (cát sông Cổ Chiên) và xi măng poóc lăng hỗn hợp mác 40 - bền sun phát trung bình (PCB40-MS) để sản xuất hỗn hợp bê tông B15, B20 và xi măng PCB40 Hà Tiên để so sánh

- Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu bê tông cấp độ bền B15, B20

4 Phương pháp nghiên cứu

- Sử dụng phương pháp tính toán lý thuyết kết hợp thí nghiệm thực nghiệm

để nghiên cứu thiết kế và tính toán thành phần hỗn hợp bê tông cấp độ bền B15, B20 sử dụng cốt liệu cát mùa nước không nhiễm mặn

5.Bố cục luận văn

Luận văn có bố cục như sau:

Mở đầu

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

Chương 2: Phương pháp thực nghiệm phân tích đặc tính hóa học của cát

sông và cường độ chịu nén của Bê tông

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

dụng xi măng PCB 40 Hà Tiên xi măng PCB40-MS với cát khu vực sông Cổ Chiên tỉnh Trà Vinh

Kết luận và Kiến nghị

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG

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

Về khái niệm bê tông là một hỗn hợp gồm keo dính và nguyên liệu Keo dính bao gồm xi măng poóc lăng và nước, giúp liên kết các nguyên liệu thô (đá, sỏi, ) và nguyên liệu mịn (cát, đá mạt, đá xay, ) Thông qua một phương trình hóa học gọi là hydrat hóa, các chất này sẽ đóng rắn và làm cho tất cả kết dính với nhau thành 1 khối cứng như đá

Trong quá trình này, chìa khóa dẫn đến một tính chất đáng chú ý: bê tông có tính dẻo dai khi mới pha trộn và bền cứng khi đóng rắn Những tính chất này giải thích tại sao một vật liệu như bê tông lại có thể xây dựng các tòa nhà chọc trời, cầu, vỉa hè, xa lộ, công trình giao thông

Hình 1.1 Pha trộn các thành phần

Chìa khóa để đạt được một khối bê tông bền vững đúng với khái niệm nằm

ở sự phân chia và pha trộn tỉ mỉ các thành phần bê tông Một mẫu không có bột xi măng để lấp đầy các khoảng trống giữa các cát đá thì sẽ khó đặt và tạo ra bề mặt thô Một mẫu với một lượng lớn bột xi măng sẽ dễ dàng đặt và tạo ra một bề mặtbê tông nhẵn, tuy nhiên, cách làm như thế không đem lại hiệu quả và có thể dễ

dàng bị nứt

Các tính chất hóa học của xi măng poóc lăng chỉ thực sự hữu dụng khi có sự hiện diện của nước Trộn xi măng và nước theo tiêu chuẩn nhất định tạo thành một chất giúp kết dính đá và cát Thông qua một phương trình hóa học gọi là hydrat hóa, chất ấy sẽ đông kết lại và tạo thành một khối bê tông chắc chắn

Độ tốt của keo dính sẽ quyết định đến những đặc tính của bê tông Sức mạnh của keo dính, lần lượt, phụ thuộc vào tỷ lệ nước và xi măng Tỷ lệ nước-xi măng

là trọng lượng của nước trộn chia cho trọng lượng của xi măng Bê tông nhẹ được sản xuất bằng cách giảm tỷ lệ nước-xi măng càng nhiều càng tốt mà không làm mất khả năng thi công, cho phép bê tông đặt và hợp nhất đúng cách

Một mẫu bê tông thiết kế hợp lý sẽ có khả năng thi công tốt và có độ bền lẫn sức mạnh cần thiết Thông thường, một mẫu bê tông sẽ có khoảng 10 đến 15 phần trăm xi măng, 60 đến 75 phần trăm cát đá và 15 đến 20 phần trăm nước Không khí tiếp xúc bề mặt bê tông cũng có thể chiếm từ 5% đến 8% Tuỳ vào công dụng, các thành phần và khối lượng sẽ cho ra các loại bê tông khác nhau phù hợp cho từng nhu cầu và mục đích sử dụng

Hình 1.2 Các thành phần khác có trong vật liệu bê tông

Gần như bất kỳ nguồn nước tự nhiên không mùi không vị nào cũng có thể được sử dụng làm nước trộn bê tông Các thành phần tạp chất quá mức nếu có ở nước trộn không chỉ có thể ảnh hưởng đến thời điểm đông cứng và sức mạnh của vật liệu bê tông mà còn có thể gây ra hiện tượng nở hoa, rỗ tổ ong, nhuộm màu, ăn mòn cốt thép và giảm độ bền của bê tông Thông số kỹ thuật thường đặt

ra các giới hạn về clorua, sulfat, kiềm, và chất rắn có ở nước trộn trừ khi các phép thử đã được thực hiện để xác định mức độ ảnh hưởng của các tạp chất có trong nước trộn trên bê tông

Mặc dù hầu hết những loại nước uống đều thích hợp để trộn các loại bê tông nhưng vẫn phải được lựa chọn cẩn thận Nguyên liệu thường chiếm 60% đến 75% tổng khối lượng xi măng Loại và kích thước của nguyên liệu phụ thuộc vào độ dày và mục đích của sản phẩm

Các phần xây dựng tương đối mỏng đòi hỏi phải có cốt liệu thô nhỏ, mặc dù cốt liệu có đường kính lên tới 6 inch đã được sử dụng trong các con đập lớn Sự thay đổi kích thước hạt một cách liên tục là điều mong muốn để sử dụng chất kết dính một cách hữu hiệu Ngoài ra, nguyên liệu phải sạch sẽ và không có bất kỳ vấn đề nào có thể ảnh hưởng đến cấu trúc bê tông

Hình 1.3 Cấu trúc bê tông

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

Sự khởi đầu của hydrat hóa:

Ngay sau lúc nguyên liệu, nước và xi măng được kết hợp, bê tông sẽ cứng lại Đa số những loại xi măng poóc lăng đều là xi măng thủy lực và sẽ cứng lên thông qua một phương trình hóa học được gọi là hydrat hóa Trong phản ứng này, một nút được hình thành trên bề mặt của mỗi hạt xi măng Nút phát triển và mở rộng đến khi nó liên kết với các nút từ các hạt xi măng khác hoặc dính chặt vào các nguyên liệu liền kề

Một khi mà được pha trộn kỹ lưỡng và có thể sử dụng, nó sẽ được đặt trong khuôn mẫu trước khi bê tông trở nên quá cứng

Trong quá trình sắp đặt, bê tông củng cố để thu gọn trong các khuôn mẫu cũng như loại bỏ các lỗ hổng tiềm ẩn, chẳng hạn như rỗ tổ ong

Đối với dạng tấm, bê tông giữ nguyên tại vị trị đặt cho đến khi độ ẩm trên bề mặt biến mất, sau đó một cái tay nổi bằng gỗ hoặc bằng kim loại được sử dụng để làm phẳng Quá trình làm phẳng sẽ tạo ra một kết cấu bê tông bền vững nhưng hơi thô, có độ chống trượt tốt Nếu bề mặt đã mịn, cứng và dày thì sẽ tiến đến quá trình tiếp theo là trán thép

Việc tu dưỡng sẽ tiến hành sau khi bề mặt bê tông tiếp xúc đủ cứng để chống lại sự ăn mòn hóa học Tu dưỡng đảm bảo quá trình hydrat hóa liên tục của xi măng để tăng cường độ cứng liên tục Bê tông sẽ tu dưỡng bằng cách phun sương hoặc bằng cách sử dụng vải giữ ẩm như khăn lụa hay bông Các phương pháp tu dưỡng khác nhằm ngăn ngừa sự bốc hơi nước bằng cách niêm phong bề mặt bằng nhựa hoặc các chất phun độc đáo gọi là các hợp chất tu dưỡng

Các kỹ thuật được sử dụng cho bê tông trong thời tiết cực lạnh hoặc nóng để bảo dưỡng Việc này sẽ giúp bê tông giữ ẩm được lâu hơn, trở nên cứng hơn và bền hơn khi nó hoàn thiện Tỷ lệ cứng phụ thuộc vào thành phần và độ mịn của xi măng, tỷ lệ pha trộn, điều kiện dưỡng ẩm và nhiệt độ môi trường Bê tông sẽ tiếp tục bền chắc hơn theo từng thời điểm Hầu hết sự hydrat hóa và sự vững chắc theo thời gian sẽ xảy ra mạnh mẽ trong tháng đầu tiên của chu trình sống của bê tông, nhưng hydrat hóa vẫn tiếp diễn ở tốc độ chậm hơn trong nhiều năm tiếp theo đó

1.3 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG BÊ TÔNG BỀN SUN PHÁT GIẢM THIỂU NGUY CƠ BỊ TẤN CÔNG BỞI CÁC YẾU TỐ XÂM THỰC CHO BÊ TÔNG VÀ CỐT THÉP

Phương pháp 1: Chế tạo xi măng có hàm lượng tricalcium aluminate thấp khi nghiền với một lượng thạch cao phù hợp gọi là xi măng pooc lăng bền sun phát Chủng loại xi măng này được các nước áp dụng và phổ biến nhất theo tiêu chuẩn Mỹ ASTM C150, tiêu chuẩn này chia xi măng pooc lăng bền sun phát thành 02 loại: Type II - quy định hàm lượng C3A < 8% và Type V - quy định hàm lượng C3A < 5%

Hình 1.4 Đoạn đê biển ở xã Trường Long Hòa, huyện Duyên Hải được

tỉnh Trà Vinh xây dựng kiên cố

Phương pháp 2: Xi măng pooc lăng hỗn hợp bền sun phát, sử dụng phụ gia khoáng hoạt tính trộn với xi măng pooc lăng (xi măng pooc lăng có hàm lượng C3A > 8%) làm giảm hàm lượng C3A trong xi măng Tuy nhiên, khi có thành phần phụ gia khoáng sẽ ảnh hưởng đến các tính chất bền lâu của xi măng Xi măng hỗn hợp bền sun phát được quy định các chỉ tiêu kỹ thuật trong tiêu chuẩn

ASTM C595 và C1157 Hai tiêu chuẩn này cũng phân loại xi măng thành 02 nhóm: Type MS (bền sun phát trung bình) và type HS (bền sun phát cao), trong

đó chỉ tiêu quan trọng nhất là thử độ bền lâu của xi măng trong môi trường sun phát ở tuổi 6 tháng và 12 tháng

- 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 về tính lưu động, độ đặc chắc, Cường độ…

Như vậy, 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

- Sản phẩm xi măng bền sun phát có ưu điểm đáp ứng được cho xây dựng mọi công trình như: Nhà dân dụng, nhà cao tầng, cầu đường, kè biển, và các công trình đặc biệt dùng trong môi trường có nước mặn như cầu cảng biển, chống xâm thực trong các môi trường, có cường độ nén cao, cường độ uốn, độ bền hóa học cao, phù hợp với khí hậu Việt Nam nói chung,trên địa bàn tỉnh Trà Vinh nói riêng

- Ưu điểm của xi măng bền sun phát: Giảm thiểu ăn mòn kết cấu thép do ngăn chặn được ion Cl-; ; Đảm bảo tính chất bê tông và bảo đảm an toàn cho kết cấu thép trong môi trường xâm thực bởi sun phát và môi trường nhiễm phèn, axit.; Giảm phản ứng kiềm, cốt liệu tăng cường độ bền của bê tông; cường độ cao, đặc biệt càng về sau cường độ & độ bền càng tăng, làm tăng tuổi thọ công trình;

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM PHÂN TÍCH ĐẶC TÍNH HÓA HỌC CỦA CÁT SÔNG 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, iên 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 khu vực 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 của Việt Nam, được nhận lưu lượng nước từ 2 dòng chính của sông Mê Kông là sông Hậu Giang và sông Tiền Giang (hay còn được 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

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 ở 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 09 đơn vị hành chính cấp huyện trực thuộc, gồm thành phố Trà Vinh, 07 huyện và 01 thị xã

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 (từ tháng 5 đến tháng 11)

và mùa khô (từ tháng 12 đến tháng 4)

+ 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 27,40C Thông thường nhiệt độ thấp nhất vào tháng 1, cao nhất vào tháng 4 và tháng 5

+ 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 nước 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 mặttheo 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

, gồm

- Trên lòng 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

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

CÁT SÔNG CỔ CHIÊN MÙA NƯỚC KHÔNG NHIỄM MẶN

2.2.1 Phương pháp đánh giá

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

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

- TCVN 7572:2006 “Cốt liệu cho bê tông và vữa - Phương pháp thử”

2.2.2 Các chỉ tiêu cần đánh giá khi sử dụng cát sông Cổ Chiên

Để đánh giá cường độ chịu nén của các loại bê tông, tác giả đã sử dụng

phươngpháp thí nghiệm theo tiêu chuẩn TCVN 3118:1993 “Bê tông nặng - Phương pháp xác định cường độ chịu nén”

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

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

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

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

+ he 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

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

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

+ Đúc mẫu được lấy theo TCVN 3015 : 1993 “Hỗn hợp bê tông năng 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 03 ngày tuổi

b) Mẫu thử sau khi nén 03 ngày tuổi

Hình 2.4 Mẫu thử nén 03 ngày tuổi 2.3.3 Đúc mẫu

Đúc mẫu bằng khuôn lập phương T 15x15x15cm: Cho hỗn hợp bê tông đã trộn sẵn theocác thiết kế cấp phối đã nêu vào khuôn thành 2 lớp, dùng thanh thép tròn (d =16 mm) đầm 25 lần Sau khi đầm xong lớp thứ nhất, dùng búa

gõ vào các cạnh của khuôn đến khi hết bọt khí và hồ xi măng xuất hiện trên bề mặt bê tông thì dừng lại Tiếp tục đổ lớp bê tông tiếp theo rồi tiếp tục đầm 25 lần và gõ các thành khuôn, lượng hỗn hợp bê tông lần thứ hai cho vào khuôn sao cho sau khi đầm và gõ cho nổi các bọt khí lên hết, mặt hỗn hợp bê tông còn cách miệng khuôn từ 1 đến 2 mm đủ để phủ một lớp hồ ximăng làm phẳng đầu mẫu

Hình 2.5 Trộn vữa và kiểm tra độ sụt

Hình 2.6 Đúc mẫu định hình

2.3.5.1 Xác định diện tích chịu lực mẫu

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

2.3.5.2 Xác định tải trọng phá hoại mẫu:

Chọn thang lực thích hợp của máy để khi nén tải trọng phá hoại nằm trong khoảng 20÷80% tải trọng cực đại của thang lực nén đã chọn hông được nén mẫu ngoài thang lực trên Đặt mẫu vào máy nén sao cho một mặt chịu nén đã chọn nằm

đúng tâm thớt dưới của máy, vận hành máy cho mặt trên của mẫu nhẹ nhàng tiếp cận với thớt trên của máy Tăng tải liên tục cho đến khi mẫu bị phá hoại

2.3.6 Tính kết quả

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

(kg/cm2) theo công thức:

Trong đó:

P – là tải trọng phá hoại (daN);

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

α – Hệ số tính đổi kết quả thử nén các viên mẫu bê tông kích thước khác viên chuẩn về cường độ của viên chuẩn 15x15x15cm Lấy theo bảng sau:

150 x 300

200 x 400

0,91 1,00 1,05 1,10

1,16 1,20 1,24

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

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

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

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

2.3.7.1 Ảnh hưởng của hàm lượng muối chứa trong cát sông:

Hàm lượng muối có trong cát sông sẽ đóng vai trò là chất xúc tác làm tăng nhanh thời gian ninh kết của bê tông trong khoảng thời gian ngắn ban đầu và làm giảm sự phát triển cường độ chịu nén tối đa của bê tông

2.3.7.2 Mác xi măng và tỷ lệ X/N:

Mác xi măng và tỷ lệ X/N có ảnh hưởng lớn đến cường độ nén của bê tông

Sự phụ thuộc của cường độ bê tông vào tỷ lệ X/N thực chất là phụ thuộc vào thể tích rỗng tạo ra do lượng nước dư thừa

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

+ Rx: Mác của xi măng (daN/cm2);

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

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

+ X/N: Là tỷ lệ xi măng trên nước

2.3.7.3 Hàm lượng và tính chất của cốt liệu

Trong bê tông tỷ lệ thể tích cốt liệu thường chiếm từ 50÷70% Tỷ lệ thành phần cốt liệu, loại cốt liệu, cấp phối hạt, độ lớn hạt cốt liệu và đặc trưng bề mặt của hạt cốt liệu có ảnh hưởng đến cường độ và cường độ chống nứt của bê tông Cốt liệu lớn có cấp phối hạt hợp lý sẽ đảm bảo các hạt sắp xếp chặt chẽ, độ rỗng của bê tông nhỏ và như vậy cường độ bê tông sẽ cao ích thước lớn nhất của cốt liệu cũng ảnh hưởng khác nhau đến cường độ của bê tông Nếu kích thước cốt liệu lớn thì diện tích bề mặt riêng nhỏ sẽ tiết kiệm xi măng, cường độ chịu nén có thể tăng Cốt liệu có nguồn gốc là đá Granite cho cường độ bê tông cao hơn so với cốt liệu là đá vôi hoặc đá trầm tích hi tỷ lệ thể tích cốt liệu trong bê tông biến đổi từ

40 ÷ 80% thì cường độ bê tông chịu nén và chịu kéo đều tăng Bên cạnh thể tích thì hình dạng và kích cỡ của cốt liệu cũng là những yếu tố quan trọng Hình dáng của hạt cốt liệu và mô đun đàn hồi của chúng ảnh hưởng đến phân bố ứng suất và do đó ảnh hưởng đến tập trung ứng suất trong bê tông

Hạt cốt liệu càng lớn thì sự cản trở co ngót của xi măng càng lớn và sẽ gây ra nội ứng suất trong hồ xi măng và tạo ra các vi vết nứt trong bê tông trước khi khai thác Đây là yếu tố nguy hiểm đối với bê tông chất lượng cao Xu thế hiện nay là giảm dần đường kính lớn nhất của hạt cốt liệu lớn để tăng độ đồng nhất và khả năng chống nứt cho bê tông Đặc trưng bề mặt cốt liệu ảnh hưởng đến lực liên kết giữa cốt liệu với đá xi măng Bê tông dùng sỏi tròn trơn thì vết nứt xảy ra ở ứng suất thấp hơn so với dùng đá dăm có dạng hạt nhám ráp, góc cạnh vì sự liên kết cơ học chịu ảnh hưởng của tính chất bề mặt vàhình dạng hạt cốt liệu lớn

2.3.7.4 Cấu tạo của bê tông

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

độ bê tông càng lớn Cường độ bê tông phụ thuộc vào mức độ đầm chặt thông qua

hệ số lèn 1 được xác định bằng công thức sau:

K1= ’v / v Trong đó:

+ v: là khối lượng thể tích thực tế của hỗn hợp bê tông sau khi lèn chặt,

kg/m3;

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

Thông thường hệ số lèn chặt 1= 0,9 ÷ 0,95, riêng với hỗn hợp bê tông cứng, thi công trong điều kiện phù hợp thì hệ số lèn chặt có thể đạt 0,95 ÷ 0,98

2.3.7.5 Phụ gia tăng dẻo

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

2.3.7.6 Phụ gia đông kết nhanh

Phụ gia đông kết nhanh có tác dụng đẩy nhanh quá trình thủy hóa của xi măng nên làm tăng nhanh sự phát triển cường độ bê tông dưỡng hộ trong điều kiện

tự nhiên cũng như ngay sau khi dưỡng hộ nhiệt

2.3.7.7 Cường độ bê tông tăng theo thời gian

Trong quá trình rắn chắc cường độ bê tông không ngừng tăng lên Từ 7 đến

14 ngày đầu cường độ phát triển nhanh, sau 28 ngày chậm dần và có thể tăng đến vài năm gần như theo quy luật logarit:

Trong đó:

+ Ry, Ry: cường độ bê tông ở tuổi y và 28 ngày tuổi, kg/cm2

; + y: tuổi của bê tông, ngày

2.3.7.8 Điều kiện môi trường bảo dưỡng

Trong môi trường nhiệt độ, độ ẩm cao sự tăng cường độ của bê tông có thể kéo dài trong nhiều năm, còn trong điều kiện khô hanh hoặc nhiệt độ thấp sự tăng cường độ trong thời gian sau này là không đáng kể hi dùng hơi nước nóng để bảo dưỡng bê tông làm cho cường độ bê tông tăng rất nhanh trong thời gian vài ngày đầu nhưng sẽ làm cho bê tông trở nên giòn hơn và cường độ cuối cùng thấp hơn so với bê tông được bảo dưỡng trong điều kiện tiêu chuẩn

2.3.7.9 Điều kiện thí nghiệm

Trong thí nghiệm, nếu không bôi trơn mặt tiếp xúc giữa các mẫu và bàn máy nén thì tại mặt đó sẽ xuất hiện lực ma sát có tác dụng cản trở sự nở ngang và làm tăng cường độ của mẫu so với khi bôi trơn mặt tiếp xuất Ảnh hưởng của lực ma sát giảm dần từ mặt tiếp xúc đến giữa mẫu, vì vậy mẫu khối vuông có kích thước bé sẽ

có cường độ cao hơn so với mẫu kích thước lớn và mẫu lăng trụ có cường độ chỉ bằng 0,8 lần cường độ mẫu khối vuông có cùng cạnh đáy Tốc độ gia tải khi thí nghiệm cũng ảnh hưởng đến cường độ mẫu hi gia tải rất chậm, cường độ bê tông chỉ đạt 0,85 lần giá trị so với trường hợp gia tải bình thường

bê tông

CHƯƠNG 3 THÍ NGHIỆM THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ CHỊU

NÉN CỦA BÊ TÔNG

3.1 MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

- Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén của các loại cấp phối bê tông làm

từ cát sông Cổ Chiên không nhiễm mặn, nước máy với xi măng PCB 40 Hà Tiên (cấp phối 1); làm từ cát sông Cổ Chiên không nhiễm mặn, nước máy với xi măng poóc lăng hỗn hợp mác 40 - bền sun phát trung bình(cấp phối 2) theo các ngày tuổi

3, 7, 14, 28, 60, 90 nhằm mục đích so sánh sự phát triển cường độ chịu nén với loại cấp phối bê tông được chế tạo từ các vật liệu thông thường là cát sông, nước máy được thiết kế cùng một cấp độ bền (B15 và B20) với cùng loại vật liệu đá dăm và một quy trình đúc mẫu, bảo dưỡng Trên cơ sở so sánh và đánh giá sẽ rút ra được các kết luận cần thiết về ảnh hưởng của cát sông không nhiễm mặn, xi măng bền sun phát đến sự phát triển cường độ nén của bê tông, với mục đích là sử dụng cát sông Cổ Chiên có thể chế tạo bê tông đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật cần thiết

có cấp độ bền từ B15 đến B20 trở xuống

3.2 VẬT LIỆU SỬ DỤNG ĐỂ CHẾ TẠO MẪU

3.2.1 Xi măng (Chất kết dính)

Xi măng là thành phần chất kết dính để liên kết các hạt cốt liệu với nhau tạo

ra cường độ cho bê tông Chất lượng và hàm lượng xi măng là yếu tố quan trọng quyết định cường độ cho bê tông Hiện nay có rất nhiều loại xi măng để sản xuất bê tông như xi măng pooc lăng, xi măng pooc lăng bền sun phát, xi măng pooc lăng

xỉ, xi măng pooc lăngpuzolan, Việc lựa chọn mác xi măng là rất quan trọng khi thiết kế thành phần cấp phối của bê tông để vừa đảm bảo các yêu cầu thiết kế và vừa đảm bảo tính kinh tế Để có loại bê tông có chất lượng tốt, nên sử dụng loại xi măng có mác tỷ lệ thuận với mác bê tông cần đạt Lượng xi măng dùng phải lớn hơn lượng xi măng tối thiểu và nhỏ hơn lượng ximăng tối đa do tiêu chuẩn quy định để sản xuất được bê tông có độ dẻo và tính công tác quy định mà không vượt hàm lượng nước tối đa Lượng xi măng tối thiểu là 300 kg/m3,lượng xi măng tối đa

là 500 kg/m3.Thành phần chính của xi măng pooc lăng bao gồm:

+ C3S: 3CaO.SiO2 (35% ÷ 65%);

+ C2S: 2CaO.SiO2 (10% ÷ 40%);

+ C3A: 3CaO.Al2O3;

+ C4AF: 4CaO Al2O3Fe2O3

+ Thành phần khác (sun phát, alcali, ).Thiết kế cấp phối cho bê tông có fc’ =

25 (MPa) dùng xi măng Hà Tiên - PCB40 (đạt các chỉ tiêu kỹ thuật dùng cho bê tông được quy định theo TCVN 6260: 2009 “Xi măng poóc lăng hỗn hợp - Yêu cầu

kỹ thuật)

Hình 3.1 Xi măng PCB 40 sử dụng để chế tạo mẫu cấp phối 1

- Xi măng bền sun phát có hiệu quả đến độ bền của các công trình do được

chế tạo từ nguồn clinker bền sun phát do trong thành phần có chứa hàm lượnng nhỏ các khoáng C3A & C3S Vì vậy, quá trình thủy hoá của xi măng tạo ra ít các phần

tử {(C3AH6, Ca(OH)2} tác động đến quá trình xâm thực & ăn mòn của đá xi măng

- bê tông

+ Quá trình ăn mòn giảm, bê tông bền hơn, không bị phá hủy từ bên trong & bảo vệ được cốt thép do ngăn chặn các ion clorua xâm nhập vào làm oxi hóa cốt thép

+ Giảm phản ứng kiềm cốt liệu tăng cường độ bền của bê tông

Hình 3.2 Xi măng PCB 40-MS sử dụng để chế tạo mẫu cấp phối 2

3.2.2 Cốt liệu nhỏ (cát)

Cát dùng cho thí nghiệm là: Cát sông Cổ Chiên được lấy từ đầu nguồn Sông

Cổ Chiên (hướng từ cầu Cổ Chiên ngược lên Càng Long mang về phòng thí nghiệm LAS-XD 817)

ết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của cát được trình bày như sau:

Chỉ tiêu cơ lý của cát sông Cổ Chiên thuộc mỏ tại xã Đức Mỹ, huyện Càng Long, tỉnh Trà Vinh:

Bảng 3.1 Thành phần hạt của cát Sông Cổ Chiên

quả

Yêu cầu theo TCVN 7570:2006

Phương pháp thí nghiệm

hông thẩm hơn màu chuẩn

TCVN 9:06

7572-7 Độ ẩm % 4,5 TCVN

7572-7:06

8 Môđun độ lớn % 1,41

-0,7÷2,0 cát mịn -2,0÷3,3 cát thô

TCVN 2:06

7572-9 Lƣợng hạt lớn hơn

5mm % 0,013 -

TCVN 3:06

7572-10 Hàm lƣợng ion clo (Cl-) % 0,01 <0,05 TCVN

7572-15:06

11 Hàm lƣợng sulfat (SO3) % <0,01 <1,0 TCVN

7572-16:06

Bảng 3.2 Khối lượng thành phần hạt cát trên từng cở sàng

Đường kính mắt

sàn (mm)

Khối lượng trên từng sàng (g)

Lượng sót riêng (%)

Lượng sót tích lũy (%)

Yêu cầu kỹ thuật (%) TCVN 7570:2006

- Nhận xét: Cát sông Cổ Chiên là cát mịn có các chỉ tiêu cơ lý, cơ bản đáp ứng yêu cầu để sản xuất bê tông theo TCVN 7570:2006 Tuy nhiên, về thành phần hạt (lượng tích lũy trên sàng, %) chưa hoàn toàn phù hợp

Bảng 3.3 Bảng Tính chất cơ lý cát sông Cổ Chiên mùa nước không nhiễm

Phương pháp thí nghiệm

Hàm lượng ion

clorua (Cl-) % 0,01 <0,05 TCVN 7572-15:06 Hàm lượng