(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu tăng cường khả năng chống ăn mòn cho bê tông trong môi trường axit của các loại khoáng hạt mịn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬTTHÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHAN HỮU ĐỨC NGHIÊN CỨU TĂNG CƯỜNG KHẢ NĂNG CHỐNG ĂN MÒN CHO BÊ TÔNG TRONG MÔI TRƯỜNG AXIT CỦ

TỔNG QUAN

Tình hình nghiên cứu

Việt Nam đang trên đà phát triển đô thị và công nghiệp, với gia tăng dân số và nhiều khu công nghiệp cùng các công trình xây dựng được đưa vào khai thác nhanh chóng Đáp ứng các tiêu chuẩn về chất lượng, thời gian sử dụng lâu dài, tính kinh tế và ảnh hưởng môi trường ngày càng được đặt lên hàng đầu trong ngành kỹ thuật xây dựng Trong lĩnh vực này, bê tông đóng vai trò quan trọng và chiếm khối lượng lớn trong kết cấu công trình; tuy nhiên bê tông truyền thống còn tồn tại nhiều hạn chế làm ảnh hưởng tới chất lượng công trình Bê tông thông thường dễ bị ăn mòn, phá hủy liên kết và có khả năng chịu nén kém, từ đó ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của cấu kiện và làm hư hỏng kết cấu, giảm tuổi thọ và độ bền của công trình.

Trong đó có môi trường nước thải trong sinh hoạt hằng ngày, nước thải từ khu dân cư, khu công nghiệp, môi trường nước chua phèn… Bê tông phải tiếp xúc và làm việc trực tiếp trong các môi trường khắc nghiệt có rất nhiều hóa tạp chất, đặc biệt là axit gây ra sự ăn mòn dẫn đến giảm chất lượng cho công trình sử dụng Vì vậy, các vấn đề nâng cao chất lượng, tăng tuổi thọ cho công trình được đặt ra cho ngành công nghiệp xây dựng hiện nay.

Xuất phát từ tầm quan trọng và những hạn chế của bê tông truyền thống, các nhà nghiên cứu trong và ngoài nước đã không ngừng nghiên cứu thành phần, tính chất và tìm ra những giải pháp tối ưu nhất để cải thiện chất lượng bê tông Ngoài việc chú trọng công tác bảo dưỡng đúng quy trình kỹ thuật và sử dụng phụ gia để tăng cường độ, rút ngắn thời gian thi công bê tông thì việc cải thiện chất lượng cốt liệu, sử dụng cốt liệu mịn trong bê tông là một trong những phương pháp được nghiên cứu và ứng dụng trong bê tông thời gian gần đây Thành phần chủ yếu của bê tông là cốt liệu lớn,cốt liệu nhỏ, chất kết dính vô cơ và các thành phần hạt mịn Ưu điểm của loại bê tông sử dụng các loại hạt mịn này không chỉ ở việc các hạt nhỏ lèn chặt vào lỗ rỗng làm tăng cường độ chịu nén mà còn giảm khả năng bị phá hủy của cấu kiện.

Hình 1.1: Bồn chứa axit H 2 SO 4 của nhà máy công nghiệp (Nguồn Internet)

Hình 1.2: Nước thải từ các khu dân cư (Nguồn Internet)

Trước đây, các nghiên cứu trên thế giới cho rằng xi măng Portland bị phá hoại khi tiếp xúc với nước thải, tương tự như sự phá hoại trong môi trường nước biển, khiến ngành hàng hải toàn cầu chịu thiệt hại do các công trình bằng xi măng Portland như bến cảng, cầu tàu, âu đà, trụ đèn hải đăng và đập chắn sóng bị phá hủy; theo một số luồng lập luận, người ta đã sử dụng xi măng puzolan để đúc ống dẫn nước thải thành phố và khu công nghiệp, và hậu quả là xi măng puzolan cũng như xi măng Portland bị nước thải ăn mòn theo cách tương tự, do đó nguyên nhân phá hoại Portland trong nước biển được cho là khác với cơ chế phá hoại xi măng trong môi trường nước thải [1]

Trong nước thải có hàm lượng albumin cao từ xác súc vật chết, thối rữa và thức ăn thừa, cùng với nhiều hợp chất hữu cơ và vô cơ chứa lưu huỳnh Vi sinh yếm khí tham gia phân hủy các chất này dẫn đến sự hình thành hydro sulfua (H2S) chỉ sau một đêm Sau vài giờ, khí H2S có thể thoát ra vào không khí.

H2S là khí có khả năng oxy hóa rất mạnh trong đường ống chứa nước thải được chế tạo bằng xi măng Portland Trong khoảng trống của đường ống không chứa nước thải, khí H2S bốc lên và ngưng tụ vào bê tông Bê tông là môi trường bị khí H2S oxy hóa biến thành axit H2SO4 Axit làm mủn bê tông, rơi xuống thành bùn.

Theo số liệu của thế giới, với nồng độ H 2 SO 4 từ 80-300 phần triệu, sau 7 năm, bê tông xi măng portland bị phá huỷ 5cm.

Khi lớp xâm thực tiến đến lớp cốt thép phía trong bê tông, lớp cốt thép nhanh chóng bị phá huỷ, và ống cống bị sập, đổ, vỡ.

Môi trường “chua”: Công trình thuộc vùng đất chua phèn, pH < 6,5 cũng gây ăn mòn bê tông cốt thép rất mạnh.

Hình 1.3 Cống Cầu Tàu - Bến Tre sau 12 năm sử dụng cho thấy đất chua phèn hình thành qua một quá trình đặc thù: đất chứa nhiều hợp chất sunphua, chủ yếu pirit; đất axit sunfuric nếu để khô có đặc tính rất chua; trong đất có những đốm màu vàng là các muối sunphat sắt nhôm; nhân dân Nam Bộ thường gọi là đất phèn.

Hình 1.4: Cống An Hạ - Bình Chánh, sau 3 năm sử dụng [2]

Cơ chế quá trình biến đổi đất phèn:

Trong quá trình nước luôn chuyển, FeS 2 kết hợp với Oxy tạo nên hợp chất sunphat

Fe 2+ + S 2- + 2O 2 = Fe 2+ + S 6+ + O 4 2- (1.2) Áp dụng phương trình tổng quát trên đất phèn

2FeS 2 + 7O 2 + 2H 2 O = 2FeSO 4 + 2H 2 SO 4 (1.3) Tương tự như thế, trong đất phèn có các muối sunphat FeSO 4 , Fe 2 (SO 4 ) 3 ,

Al 2 (SO4) 3 , Na 2 SO 4 , K 2 SO 4 , MgSO 4 , KFe 3 (SO 4 ) 2 (OH) 6 Các hợp chất trên ngoài

H2SO4, đa số còn lại khi thủy phân cũng cho H 2 SO 4 nên đất và nước trở nên rất chua.

Đất phèn có đặc điểm hình thành với hàm lượng sunphat cao và chịu ảnh hưởng của sự xâm nhập của nước biển qua các cửa sông lớn, khiến nước và đất chứa muối ở mức định Dựa vào thành phần hóa học của đất phèn tại một số địa điểm khảo sát ở đồng bằng sông Cửu Long, chúng tôi thống kê các chỉ tiêu tác động đến tuổi thọ của bê tông cốt thép Kết quả cho thấy các yếu tố sunphat và muối trong đất phèn có mối liên hệ rõ ràng với độ bền của kết cấu bê tông cốt thép, cung cấp cơ sở cho đánh giá và bảo vệ vật liệu ở vùng này Nghiên cứu được trình bày với tham khảo [3].

Phương pháp cách ly bê tông xi măng Portland với môi trường khí H2S ngưng tụ được thực hiện trong điều kiện khí H2S không có khả năng oxy hóa thành H2SO4 Ở Mỹ, người ta đã sơn một lớp nhựa đường vào phía trong đường ống với độ dày 1,5 mm Thành phố Quytao đã quét một lớp paraffin hoặc một lớp nhựa hữu cơ vào phía trong đường ống Giải pháp phổ biến hiện nay là sử dụng hệ chất kết dính hữu cơ như alkyd, epoxy, silicon hay polyurethane để sơn phủ bề mặt bê tông, ngăn chặn và ức chế sự ăn mòn Tuy nhiên các giải pháp này kéo dài thời gian sử dụng đường ống và có chi phí rất cao, đồng thời chỉ là giải pháp tình thế.

Việc tận dụng nguồn tro bay, silica fume và các puzolan tự nhiên nghiền mịn cùng xỉ hạt lò cao nghiền mịn từ nguồn nguyên liệu địa phương và phế phẩm công nghiệp không chỉ giảm ô nhiễm môi trường mà còn hạ giá thành bê tông trong các công trình xây dựng Nhiều nghiên cứu cho thấy tro bay khi được bổ sung vào bê tông không chỉ kiểm soát nhiệt độ ban đầu, giảm ứng suất nhiệt, tăng độ bền và kéo dài tuổi thọ công trình, mà chi phí có thể rẻ hơn tới 30% và giảm lượng nước trộn bê tông tới 10% Tuy nhiên, việc sử dụng tro bay chưa phát huy đầy đủ tính đặc chắc của bê tông nền, vì cần nền bê tông đặc chắc với silica fume có hạt rất mịn, có hoạt tính cao tham gia phản ứng pozzolan với canxi hydroxit hình thành khi xi măng thủy hóa; từ đó tăng sản phẩm thủy hoá và giảm lượng canxi hydroxit Do đó, khi sử dụng hàm lượng silica fume hợp lý, bê tông sẽ được tăng cường độ và giảm thấm, giúp ngăn chặn sự ăn mòn trong các môi trường tiếp xúc và làm cho bê tông bền lâu hơn.

1.1.1 Khái niệm bê tông sử dụng phụ gia khoáng hạt mịn

Bê tông chất lượng cao (HPC) được sản xuất bằng cách bổ sung các phụ gia khoáng hạt mịn như tro bay, silica fume, metakaolin, puzolan tự nhiên nghiền mịn và xỉ hạt lò cao nghiền mịn Những phụ gia này giúp cải thiện cường độ chịu nén và tăng đáng kể độ bền của cấu kiện, đồng thời hạn chế ăn mòn của bê tông khi chịu tác động của môi trường xâm thực Việc tối ưu hóa thành phần HPC như vậy mang đến khả năng chống chịu tốt hơn trước các tác động ăn mòn và kéo dài tuổi thọ công trình.

Hình 1.5: So sánh kích thước của các hạt mịn (Nguồn Internet)

1.1.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Ngay từ đầu thế kỷ 20, các nhà khoa học trên toàn cầu đã quan tâm và tiến hành nghiên cứu độ bền của bê tông và bê tông cốt thép trong các môi trường ăn mòn dành cho các công trình đặc thù Các công trình và đề tài nghiên cứu này cho thấy sự phá hủy của kết cấu bê tông cốt thép chủ yếu là do ăn mòn hóa học gây ra Có sự đồng thuận về nguyên nhân ăn mòn là do các sản phẩm hủy hóa của xi măng hòa tan vào môi trường hoặc phản ứng với các muối và axit có trong môi trường, tạo thành các hợp chất dễ tan hoặc có khả năng nở thể tích, từ đó làm hỏng cấu trúc bên trong của công trình.

Với xi măng Portland, bê tông khó đạt được khả năng bền vững trong môi trường ăn mòn Các công trình nghiên cứu đánh giá hiệu quả của các biện pháp chống ăn mòn như dùng phụ gia vô cơ hoạt tính và xi măng đặc biệt, cho thấy những cải thiện đáng kể về khả năng chống ăn mòn của bê tông Tuy nhiên, việc tăng cường khả năng chống ăn mòn cho bê tông trong các môi trường này vẫn tiếp tục là lĩnh vực nghiên cứu kéo dài cho đến nay.

Min H và Song Z đã nghiên cứu cơ chế ăn mòn axit sunfuric đối với bê tông trong môi trường ngâm và từ đó đánh giá tốc độ ăn mòn của bê tông với tỷ lệ nước–xi măng ngâm ở các nồng độ pH khác nhau [4].

Các nhà nghiên cứu K Kawai và các cộng sự đã nghiên cứu thiệt hại bê tông gây ra bởi sự tấn công của axit sunfuric và đánh giá mức độ ăn mòn của bê tông dùng xỉ lò cao và tro bay trong môi trường axit sunfuric [5].

Nhận xét các đề tài

Các bài báo và đề tài nghiên cứu đã trình bày chi tiết về các loại bê tông thường và bê tông kết hợp phụ gia khoáng hạt mịn trong nhiều môi trường ăn mòn khác nhau Tuy nhiên chưa có công trình nghiên cứu nào tập trung vào tăng cường khả năng chống ăn mòn cho bê tông kết hợp phụ gia khoáng hạt mịn tro bay và silica fume khi tiếp xúc trực tiếp với axit mạnh Nghiên cứu này quan tâm tới đánh giá hiệu suất bê tông tro bay - silica fume trong môi trường axit cao nhằm cải thiện độ bền, tuổi thọ của kết cấu và mở ra các giải pháp bê tông chống ăn mòn hiệu quả hơn trong thực tế công trình.

Nội dung của đề tài nghiên cứu

Đề tài "Nghiên cứu tăng cường khả năng chống ăn mòn cho bê tông trong môi trường axit của các loại khoáng hạt mịn" tập trung vào đánh giá độ bền và khả năng kháng ăn mòn của bê tông khi bổ sung các loại khoáng hạt mịn chịu tác động mạnh của axit và xem xét sự thay đổi cơ chế ăn mòn ở môi trường axit Nghiên cứu cho thấy sự bổ sung khoáng hạt mịn có thể cải thiện khả năng chống ăn mòn của bê tông, tùy thuộc vào loại khoáng và liều lượng, ảnh hưởng đến cơ chế chịu axit và độ bền chung của mẫu Thông qua kết quả thí nghiệm, người ta có thể rút ra các kết luận về hiệu quả và giới hạn của phương pháp này, từ đó đánh giá tính ứng dụng của sản phẩm vào các công trình thực tế Kết luận tổng quan nêu rõ tính khả thi, các điều kiện tối ưu và các yếu tố cần khắc phục khi triển khai bê tông chịu axit có bổ sung khoáng hạt mịn, đồng thời đề xuất hướng thiết kế và bảo dưỡng để tăng tuổi thọ công trình trong môi trường axit.

Mục tiêu của đề tài

Nghiên cứu mức độ ăn mòn theo thời gian của các dung dịch axit đối với bê tông sử dụng các loại khoáng hạt mịn tro bay, silicafume.

Nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần hạt mịn tro bay, silicafume đến các tính chất cường độ của bê tông.

Việc điều chỉnh tỉ lệ các thành phần khoáng hạt mịn trong cấp phối bê tông có tác động đáng kể đến mức độ ăn mòn của kết cấu so với các loại bê tông thông thường Nghiên cứu cho thấy sự thay đổi hàm lượng khoáng hạt mịn ảnh hưởng đến khả năng thấm và liên kết của xi măng, từ đó làm tăng hoặc giảm tốc độ ăn mòn khi tiếp xúc với môi trường chứa clo, độ ẩm và oxy hoạt tính Việc tối ưu tỉ lệ khoáng hạt mịn có thể cải thiện độ bền lâu dài của bê tông bằng cách hạn chế sự thâm nhập của tác nhân ăn mòn và nâng cao tính kháng hóa chất so với bê tông thông thường Đây là yếu tố thiết kế cấp phối quan trọng cho các công trình đòi hỏi độ bền cao, đặc biệt ở khu vực ngầm, nền móng hoặc nơi tiếp xúc với môi trường ăn mòn Mức ảnh hưởng còn phụ thuộc vào loại khoáng hạt mịn, kích thước, phân bố và điều kiện vận hành, do đó cần thực hiện thí nghiệm so sánh ăn mòn giữa các cấp phối mới và bê tông tiêu chuẩn để xác định tối ưu hóa.

Nhiệm vụ của đề tài

Xác định các đặc trưng cơ lý bê tông sử dụng các loại khoáng hạt mịn theo thành phần và tỷ lệ khác nhau.

Xác định và so sánh sự thay đổi cường độ và khối lượng của bê tông khi ngâm trong môi trường axit qua từng cấp phối và thời gian ngâm mẫu, nhằm làm rõ tác động của mức độ pha trộn và thời gian tiếp xúc axit lên độ bền và khối lượng bê tông Đề xuất hướng phát triển bê tông hạt mịn tận dụng nguồn phế thải tại địa phương như tro bay kết hợp với silica fume để tăng khả năng chống ăn mòn axit và phù hợp cho các công trình tiếp xúc trực tiếp với axit trong thời gian dài, nhằm mở rộng ứng dụng của bê tông chịu axit.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết về tăng cường khả năng chống ăn mòn của bê tông hạt mịn kết hợp với thực nghiệm nhằm làm rõ cơ chế và hiệu quả của phương pháp cải thiện Tiếp theo, thí nghiệm thực tế được tiến hành trên các cấp phối và nồng độ axit khác nhau để thu thập dữ liệu và đánh giá sự biến đổi của khả năng chống ăn mòn Dữ liệu thu được cho thấy sự phụ thuộc của hiệu quả bảo vệ vào thành phần cấp phối và nồng độ axit, cho phép so sánh giữa các mẫu và rút ra nhận định tổng quan Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở lý luận và thực nghiệm cho việc tối ưu hoá bê tông hạt mịn có khả năng chống ăn mòn trong môi trường axit.

Ý nghĩ khoa học và thực tiễn của đề tài

Chúng tôi nâng cao và hoàn thiện kiến thức về bê tông chất lượng cao để đảm bảo tiêu chuẩn và hiệu suất thi công Đồng thời, chúng tôi mở rộng và đa dạng hóa các sản phẩm nhằm ứng dụng vào các công trình tiếp xúc trực tiếp trong môi trường axit mạnh, đáp ứng yêu cầu bền lâu và hiệu quả trong điều kiện khắc nghiệt.

Kết quả nghiên cứu cho thấy các sản phẩm xây dựng xanh có khả năng giảm thiểu phế thải công nghiệp, tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường, đồng thời đóng vai trò quan trọng trong chiến lược xây dựng bền vững bằng cách tối ưu hoá quy trình sản xuất và thi công.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Các loại phụ gia khoáng hạt mịn

Tro bay nhiệt điện là một khoáng hoạt tính pozzolan được dùng làm phụ gia cho chế tạo bê tông cường độ cao Nó tồn tại dưới dạng bụi khí thải hạt mịn từ quá trình đốt than đá trong các nhà máy nhiệt điện chạy than, là phế thải thoát ra từ buồng đốt qua ống khói nhà máy Tro bay được tận thu từ ống khói qua hệ thống nồi hơi tinh luyện nhằm loại bỏ bớt các thành phần than chưa cháy hết.

Hình 2.1 trình bày ảnh chụp sau ống phóng từ kính hiển vi điện tử quét (SEM), cho thấy cấu trúc mặt cắt ngang của các hạt tro bay được quan sát ở độ phóng đại 750 lần.

Thành phần chính của tro bay là các ôxit silic (SiO2), ôxit nhôm (Al2O3), ôxit sắt (Fe2O3), canxi ôxit (CaO) và magie ôxit (MgO); tro bay càng mịn càng phản ứng tốt Đường kính của phần lớn các hạt nằm trong khoảng 1 μm đến 20 μm, và hàm lượng than chưa cháy hết trong tro bay phải < 6%; nếu hàm lượng này vượt quá 6%, cần biện pháp tinh lọc để loại bỏ than chưa cháy khỏi tro bay Hàm lượng các ôxit nhôm, ôxit silic và ôxit sắt trong tro bay phải > 70%.

Hình 2.2: Tro bay nhiệt điện (Nguồn Internet)

Thành phần và tỷ lệ các thành phần hóa học của tro bay được quy định bởi tiêu chuẩn TCVN 10302:2014, nhằm chuẩn hóa phụ gia hoạt tính tro bay dùng cho bê tông, vữa xây và xi măng Tiêu chuẩn này thiết lập giới hạn chất lượng và hướng dẫn sử dụng tro bay để đảm bảo hiệu suất, độ bền và an toàn cho các công trình xây dựng Việc tuân thủ TCVN 10302:2014 giúp tối ưu hóa hiệu quả của tro bay trong hỗn hợp bê tông và vữa, đồng thời đáp ứng các yêu cầu về chất lượng và bền vững.

Bảng 2.1: Chỉ tiêu chất lượng tro bay dùng cho bê tông và vữa xây

Loại tro Lĩnh vực sử dụng - Mức bay a b c d

1 Tổng hàm lượng ôxit SiO 2 + Al 2 O 3 + F 70

Fe 2 O 3 , % khối lượng, không nhỏ hơn C 45

2 Hàm lượng lưu huỳnh, hợp chất lưu F 3 5 3 3 huỳnh tính quy đổi ra SO 3 , % khối lượng,

3 Hàm lượng canxi ôxit tự do CaO td , % F - - - - khối lượng, không lớn hơn C 2 4 4 2

4 Hàm lượng mất khi nung MKN, % khối F 12 15 8* 5* lượng, không lớn hơn C 5 9 7 5

Loại tro Lĩnh vực sử dụng - Mức bay a b c d

5 Hàm lượng kiềm có hại (kiềm hòa tan), F

% khối lượng, không lớn hơn C 1,5

6 Độ ẩm, % khối lượng, không lớn hơn F

7 Lượng sót sàng 45m, % khối lượng, F

8 Lượng nước yêu cầu so với mẫu đối F

9 Hàm lượng ion Cl - , % khối lượng, F

10 Hoạt độ phóng xạ tự nhiên Aeff,

(Bq/kg) của tro bay dùng:

- Đối với công trình nhà ở và công cộng, không lớn hơn 370

- Đối với công trình công nghiệp, đường đô thị và khu dân cư, không lớn hơn 740

* Khi đốt than Antraxit, có thể sử dụng tro bay với hàm lượng mất khi nung tương ứng:

- lĩnh vực c tới 12 %; lĩnh vực d tới 10 %, theo thỏa thuận hoặc theo kết quả thử nghiệm được chấp nhận.

Silicafume là loại bột có độ mịn rất cao với kích thước hạt trung bình 0,1 - 0,2 micron và diện tích bề mặt riêng lên tới 15.000 - 20.000 m 2 /kg Các hạt silicafume

Một sản phẩm silicafume được cấu thành từ các khối cầu SiO2 Silicafume có màu trắng, xám hoặc đen xám, phụ thuộc vào nồng độ carbon (C), Fe2O3 hoặc nhiệt độ của lò nung Silicafume thô là loại silicafume khai thác trực tiếp Mật độ dung tích tự nhiên của silicafume dao động từ 150–300 kg/m3 (chưa đặc) Để thuận tiện cho vận chuyển và ứng dụng, mật độ dung tích có thể tăng lên 350–700 kg/m3 nhờ quá trình nén.

Mục đích chính của việc đưa các hạt mịn silicafume vào bê tông là tạo nền xi măng đặc chắc với các hạt microsilica rất mịn và có hoạt tính Các hạt silicafume tham gia phản ứng pozzolanic với hydroxit canxi hình thành khi xi măng thủy hóa, từ đó làm tăng tổng sản phẩm thủy hóa và giảm lượng hydroxit canxi Khi sử dụng đúng, silicafume sẽ tăng cường độ và giảm khả năng thấm của bê tông, giúp bê tông bền lâu hơn Sản phẩm đặc trưng cho tính chất của microsilica này là silicafume Việc đưa một lượng silicafume siêu mịn vào hỗn hợp bê tông đồng thời với sự cố kết của vật liệu này còn tạo ra hiệu ứng bôi trơn do các hạt silica fume có hình cầu Nhu cầu nước để duy trì tính công tác tăng sẽ được điều chỉnh bình thường khi bổ sung các phụ gia siêu dẻo, giảm nước hay dẻo hóa; do đó hỗn hợp bê tông vẫn có tính dính so với hỗn hợp bê tông thông thường.

Hình 2.3: Hạt silicafume (Nguồn Internet)

2.1.3 Xỉ hạt lò cao nghiền mịn

Xỉ hạt lò cao nghiền mịn (GBFS – Granulated Blast Furnace Slag) là sản phẩm phụ từ quá trình sản xuất gang thép bằng công nghệ lò cao khép kín Sau khi được làm lạnh nhanh bằng nước áp lực cao, xỉ hạt được sấy khô và nghiền mịn đến độ mịn tương đương xi măng Thành phần chính của GBFS là các silicat và aluminat silicat của canxi cùng với một số oxit bazơ có tính chất tự kết dính như xi măng, giúp GBFS trở thành phụ gia xi măng và vật liệu xây dựng bền vững.

Hình 2.4: Xỉ thép nhà máy Tổng công ty thép Việt Nam (Nguồn Internet)

2.1.4 Các puzolan tự nhiên nghiền mịn

Puzolan là vật liệu chứa silic (SiO2) hoặc silic và alumin (SiO2-Al2O3), có ít hoặc không có tính dính ở trạng thái hạt mịn khô; tuy nhiên, khi ở bề mặt ẩm, chúng tham gia phản ứng hóa học với canxi hydroxit (Ca(OH)2) ở nhiệt độ thường để hình thành các hợp chất có tính kết dính, phục vụ cho các ứng dụng liên quan đến xi măng và cải thiện đặc tính của đất Puzolan có thể ở dạng khoáng tự nhiên hoặc được nung ở nhiệt độ thích hợp để đáp ứng các yêu cầu sử dụng, như làm đất nền, tăng cường độ bền và khả năng chịu tải của đất hoặc làm phụ gia cho các hệ cementitious.

Diatomit, đá mảnh Opan và Diệp thạch là các loại vật liệu có nguồn gốc từ tro núi lửa hoặc đá bột, bao gồm cả dạng đã nung và chưa nung Các loại vật liệu này được sử dụng với các tính chất khác nhau tùy thuộc vào quá trình nung hay không nung Nhiều vật liệu khác yêu cầu nung để đạt được các đặc tính mong muốn, tương tự như một số loại đất và Diệp thạch được ứng dụng trong công nghiệp và nông nghiệp.

Hình 2.5: Đất Diatomit (Nguồn Internet)

Hình 2.6: Tro núi lửa nghiền mịn (Nguồn Internet)

Hình 2.7: Đá vôi (Nguồn Internet)

Khái niệm về ăn mòn bê tông

Khi ở trong môi trường xâm thực, nếu không có biện pháp bảo vệ hữu hiệu, bê tông sẽ bị ăn mòn và cốt liệu bị phá hủy, làm cho công trình có thể bị hư hỏng và sập đổ Quá trình ăn mòn diễn ra ở cả ba môi trường: rắn, lỏng và khí Trong môi trường rắn, ăn mòn xảy ra khi vật liệu tiếp xúc với các hóa chất như phân khoáng, thuốc trừ sâu và cả khi các hóa chất bị ẩm; trong môi trường lỏng, bê tông ăn mòn khi tiếp xúc với nước biển, nước phèn chua, nước khoáng, nước ngầm hoặc nước thải của các nhà máy, sản xuất có chứa các yếu tố có tính ăn mòn và hiện tượng rửa trôi, vi sinh có trong nước; còn trong môi trường khí, ăn mòn xảy ra khi vật liệu tiếp xúc với khí có chứa tác nhân ăn mòn như CO2, Cl, SO2 và các ion S, F, thường gặp quanh khu vực có hoạt động hóa chất hoặc ở môi trường ven biển Khí hậu tại Việt Nam có đặc trưng nhiệt đới ẩm ướt, gió mùa, nhiều nắng và mưa, với chu trình khô - ẩm và mưa phùn tạo độ ẩm cao, điều này làm tăng thẩm thấu của các chất xâm thực và đẩy nhanh quá trình ăn mòn trên bề mặt vật liệu.

Trong môi trường lỏng, sự ăn mòn của bê tông thông thường và vữa xi măng thường thể hiện dưới dạng ăn mòn cacbonat, ăn mòn chloride và ăn mòn sulfate Quá trình ăn mòn bị ảnh hưởng bởi sự hydrat hóa của xi măng, từ đó thay đổi liên kết và làm giảm độ bền của kết cấu bê tông Các dung dịch ion cacbonat, chloride và sulfate có thể xâm nhập qua mao quản, gây phá hủy cấu trúc và làm yếu lớp vữa xi măng Để tăng khả năng kháng ăn mòn, cần lưu ý tới thành phần xi măng, hệ phụ gia chống thấm và các biện pháp bảo vệ bề mặt trong thiết kế và thi công.

18 Ăn mòn trong môi trường lỏng là dạng rất phổ biến đối với các công trình xây dựng, đây cũng là dạng nghiên cứu của đề tài này Ăn mòn bê tông có ba dạng cơ bản:

2.2.1 Ăn mòn loại I (ăn mòn hòa tan)

Diễn ra do sự hòa tan các sản phẩm thủy hóa của xi măng (chủ yếu là hydroxit canxi - Ca(OH) 2 và aluminat canxi ngậm nước - C 3 AH 6 ) bị hòa tan Đặc biệt, Ca(OH) 2 tan mạnh nhất, do đó loại ăn mòn này còn được gọi là quá trình khử kiềm.

Thành phần khoáng, loại và liều lượng phụ gia cho vào bê tông ảnh hưởng rất lớn tới tốc độ ăn mòn của bê tông loại I Các yếu tố như thời gian đông cứng và nhiệt độ của môi trường bảo dưỡng cũng tác động đến tốc độ hòa tan của Ca(OH)2 trong hệ bê tông Việc kiểm soát chặt chẽ thành phần khoáng và phụ gia, cùng với điều kiện nhiệt độ bảo dưỡng phù hợp, giúp giảm tốc độ ăn mòn và tăng tuổi thọ của cấu kiện bê tông Nhiệt độ của môi trường tiếp xúc với bê tông cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình bảo dưỡng và ảnh hưởng đến quá trình hòa tan Ca(OH)2.

Khác với ăn mòn loại I, vốn không chỉ là sự hòa tan các sản phẩm đá xi măng mà còn là kết quả của sự tương tác giữa axit hoặc muối trong môi trường với các sản phẩm thủy hóa ban đầu của bê tông Mức độ phá hoại của ăn mòn loại II rất mạnh do sự tác động đồng thời của các quá trình hóa học lên sự phân hủy Ca(OH)2, làm tăng đáng kể mức độ phá hoại kết cấu bê tông.

Trong các tác nhân gây ăn mòn đối với xi măng, axit được xem là tác nhân phá hoại mạnh nhất; tiếp theo là các muối axit và các hợp chất có khả năng tương tác với các sản phẩm thủy hóa của xi măng có tính hoạt động hóa học mạnh Ăn mòn do axit cacbonic cũng đóng vai trò đáng kể, ảnh hưởng đến độ bền và tuổi thọ của công trình khi nước chứa CO2 tác động lên xi măng.

Quá trình cacbonat hóa của xi măng, khi dioxit cacbon (CO2) trong không khí tác động với hydroxit canxi (Ca(OH)2) trong đá xi măng, là hiện tượng phổ biến nhất thuộc quá trình ăn mòn loại II Khi nước chứa CO2 và các khí hòa tan ở mức cao, CO2 xâm nhập lớp vữa và phản ứng với Ca(OH)2 để hình thành CaCO3 và H2O, làm giảm kiềm và làm yếu đi liên kết cũng như độ bền của cấu kiện xi măng Sự phát triển của quá trình này phụ thuộc vào độ ẩm, nồng độ CO2 và thời gian tiếp xúc, khiến tuổi thọ công trình bị ảnh hưởng; do đó cần kiểm soát lượng CO2 trong môi trường và triển khai các biện pháp bảo vệ như lớp phủ chống thấm hoặc cải tiến công thức xi măng để giảm tốc độ cacbonat hóa.

CO2 ở mức độ thấp tác dụng với Ca(OH)2 trong bê tông để hình thành CaCO3 kết tinh trên bề mặt, lấp đầy lỗ rỗng và bao bọc quanh cốt thép, từ đó tăng sự ổn định cho kết cấu bê tông và bê tông cốt thép đồng thời làm giảm sự ăn mòn Khi nồng độ CO2 tăng lên, CaCO3 chuyển thành Ca(HCO3)2, sản phẩm mới có độ tan cao hơn nhiều so với Ca(OH)2 Phản ứng giữa axit cacbonic và cacbonat canxi diễn ra nhanh trong khi sự khuếch tán của Ca(OH)2 để bù đắp cho sự mất lớp màng phủ CaCO3 diễn ra chậm, khiến kết cấu bê tông bị phá hoại nhanh hơn.

CO 2 + Ca(OH) 2 → CaCO 3 + H 2 O CaCO 3 + H 2 O + CO 2 → Ca(HCO) 2

CO 2 + Ca(OH) + CaO.Al 2 O 3 CaSO 4 18H 2 O → 3CaO.Al 2 O 3 CaCO 3 xH 2 O +

CaSO 4 2H 2 O (2.3) Ăn mòn của các axit khác

Trong số các axit vô cơ phổ biến (trừ axit cacbonic), đá xi măng và bê tông có thể bị tác dụng bởi các axit như axit clorhidric, axit sunfuric và axit nitric, cùng với các axit hữu cơ như axit axetic và axit lactic; khi tiếp xúc với những axit này, đá xi măng và bê tông sẽ bị phá hủy và suy giảm chất lượng.

Theo độ ăn mòn của các axit phân ra ba nhóm theo mức độ giảm dần như sau:

Nhóm 1 gồm các axit khi phản ứng với các sản phẩm thủy hóa của xi măng hình thành các sản phẩm dạng gel như đioxit silic, hydroxit sắt, hydroxit nhôm và một lượng không đáng kể các chất trong suốt như muối canxi Các axit này là axit clohydric, axit sunfuric và axit nitoric Phản ứng của các axit này với các sản phẩm thủy hóa của xi măng diễn ra như sau:

Ca(OH) 2 + H 2 SO 4 (hoặc HCL hoặc HNO 3 ) → CaSO 4 (hoặc CaCl 2 ; hoặc Ca(NO 3 ) 2 + nH 2 O)(2.4) nCaO.SiO 2 +pH 2 SO 4 + nH 2 O → nCaSO 4 + mSi(OH) 4 + nH 2 O (2.5)

Nhóm 2 gồm các axit có độ tan của sản phẩm tạo thành nhỏ hơn 1 g/L và nồng độ ở mức thấp Các sản phẩm thuộc nhóm này là H2SiO4, Fe(OH)3 và Al(OH)3 Khi có mặt muối canxi, các axit này sẽ làm giảm độ ăn mòn của đá xi măng, giúp bảo vệ cấu kiện xi măng trong các môi trường có muối canxi.

Nhóm 3 bao gồm các axit chứa gốc muối canxi có độ hòa tan nhỏ hơn 0,002 g/L, như axit oxalic, axit hydrofluoric và axit fluorosilicic Khi các axit này tương tác với các hợp chất của đá xi măng, chúng hình thành các sản phẩm dạng gel có tác dụng ngăn cản sự xâm nhập của các tác nhân ăn mòn và làm chậm đáng kể tốc độ hư hỏng của công trình.

Trong quá trình ăn mòn, tốc độ ăn mòn phụ thuộc trực tiếp vào độ hòa tan của các sản phẩm hình thành Độ hòa tan càng cao đồng nghĩa với tốc độ phá hủy càng nhanh Với đá xi măng, sản phẩm thủy hóa được hình thành ổn định và không biến đổi, vì vậy tốc độ ăn mòn chủ yếu bị chi phối bởi loại axit có trong môi trường.

2.2.3 Ăn mòn loại III Ăn mòn sunfat là đặc trưng nhất của ăn mòn loại III, bởi chúng tạo ra muối ettringit gây nở thể tích rất lớn (4,8 lần) Hàm lượng C 3 A có ảnh hưởng lớn nhất đến tính ăn mòn sunfat, lượng C 3 A càng nhiều thì lượng ettringite sinh ra càng lớn, cấu trúc bê tông càng bị phá hoại nhanh chống Các loại muối sunfat có nồng độ > 250 mg/l mới có khả năng ăn mòn rõ rệt, vì khi nồng độ các muối càng cao thì sự tạo thành ettringit càng nhiều trong các loại muối sunfat thì sunfat canxi có độ ăn mòn lớn hơn các loại muối sunfat khác Muối sunfat amoni ăn mòn cũng rất lớn [20]

Hình 2.8: Cơ chế ăn mòn Sunfat (Nguồn Internet)

2.2.4 Bê tông bị ăn mòn bởi axit hữu cơ CH 3 COOH

Axit axetic phản ứng hoá học với bê tông qua các phương trình hoá học sau:

2CH 3 COOH + Ca(OH) 2 → Ca(CH 3 COO)2 + 2H 2 O (2.6) 6CH 3 COOH + 3CaO.2SiO 2 3H 2 O → 3Ca(CH 3 COO)2 + 2SiO 2 aq + nH 2 O (2.7) 6CH 3 COOH + 3CaO.Al 2 O 3 6H 2 O → 3Ca(CH 3 COO) 2 + Al 2 O 3 aq + nH 2 O (2.8)

2.2.5 Bê tông bị ăn mòn bởi dung dịch axit H 2 SO 4

Sự làm việc của các thành phần khoáng hạt mịn trong bê tông nền

Sau khi được trộn, các thành phần của hỗn hợp bê tông sắp xếp lại một cách chặt chẽ hơn, giai đoạn này được gọi là hình thành cấu trúc Quá trình hydrat hóa tạo ra ngày càng nhiều sản phẩm mới, dần tách khỏi dung dịch khi dung dịch trở nên bão hòa Số lượng sản phẩm hydrat tăng lên đến một ngưỡng nhất định khiến cấu trúc keo tụ chuyển hóa thành cấu trúc tinh thể, làm tăng cường độ của bê tông Tuy nhiên, sự hình thành cấu trúc tinh thể sinh ra hai hiện tượng ngược nhau: tăng cường độ và phát sinh nội ứng suất trong mạng tinh thể, đây là nguyên nhân gây ra vết nứt và làm giảm cường độ của bê tông.

Quá trình hình thành cấu trúc và cường độ đầu tiên của bê tông phụ thuộc vào thành phần của hỗn hợp, loại chất kết dính và các phụ gia hoá học được sử dụng Hỗn hợp bê tông cứng và kém dẻo, khi sự thay đổi tỷ lệ phụ gia ở mức không lớn, có giai đoạn hình thành cấu trúc ngắn, ảnh hưởng tới thời gian đông kết và cường độ sớm của bê tông.

Cấu trúc hỗn hợp cốt liệu tạo nên khung chịu lực cho bê tông; khung này phụ thuộc vào cường độ của từng hạt cốt liệu, các đặc tính cấu trúc như đặc tính bề mặt hạt, diện tích tiếp xúc giữa các hạt cốt liệu với đá và xi măng, và cường độ liên kết giữa các hạt với nhau Diện tích tiếp xúc lớn giữa các hạt và khả năng bám dính với xi măng quyết định khả năng chịu tải của bê tông; vì vậy, việc chọn loại cốt liệu có cường độ phù hợp, phân bố kích thước và đặc tính bề mặt tối ưu sẽ tăng cường khung chịu lực và độ bền của kết cấu.

Trong cấu trúc thành phần cấp phối của bê tông, lượng nước trộn đóng vai trò cung cấp nước cho quá trình thủy hóa xi măng và tạo độ linh động để hỗn hợp có độ dẻo cần thiết; lượng nước dư sẽ bay hơi và sinh ra các lỗ rỗng, khiến vùng chuyển tiếp giữa hồ xi măng và cốt liệu có cấu trúc không đặc chắc Vùng tiếp xúc này có cấu trúc tinh thể, nhiều lỗ rỗng và cường độ thấp hơn so với các vùng bê tông ở xa cốt liệu Đối với bê tông thông thường, vùng chuyển tiếp có độ dày từ khoảng 20–100 μm và chứa lỗ rỗng tương đối lớn cùng các tinh thể thủy hóa có cường độ thấp Do đó, khi bê tông chịu tải, ứng suất sẽ khiến các vết nứt đầu tiên xuất hiện ở vùng chuyển tiếp.

Trong vùng chuyển tiếp của bê tông, khi còn tồn tại các lỗ rỗng và vết nứt li ti, cường độ của cốt liệu không còn đóng góp đáng kể vào cường độ chịu lực của bê tông vì hiệu ứng truyền ứng suất giữa xi măng và cốt liệu gần như bị vô hiệu Do đó, việc dùng phụ gia giảm nước và phụ gia khoáng hạt mịn sẽ cải thiện cấu trúc vùng chuyển tiếp, tăng cường độ bê tông và cải thiện liên kết giữa xi măng và cốt liệu cho kết cấu bền vững.

Việc sử dụng hạt mịn trong thành phần cốt liệu làm tăng diện tích bề mặt và từ đó nâng cao khả năng liên kết giữa cốt liệu và các thành phần khác trong hỗn hợp bê tông Nhờ diện tích tiếp xúc lớn hơn, liên kết giữa cốt liệu và lớp xi măng được cải thiện, giúp tăng cường độ liên kết của hệ thống bê tông Các hạt mịn cũng lấp đầy các lỗ rỗng mà hạt xi măng chưa lấp đầy, đồng thời với kích thước nhỏ hơn một số hạt xi măng, chúng bao quanh xi măng và hình thành lớp ngăn cách ngăn ngừa sự vón tụ của các hạt xi măng.

Hình 2.9: Sơ đồ hệ thống hạt xi măng – hạt siêu mịn [20]

Tro bay là các hạt hình cầu rỗng, có cấu trúc thủy tinh và xốp, với bề mặt đặc trưng có thể dùng làm thành phần khoáng hoạt tính để lấp đầy các lỗ rỗng trong cấu trúc bê tông xi măng Những hạt tro bay này nhẹ và có thể nổi trên mặt nước; thậm chí bên trong cấu trúc rỗng đôi khi chứa các hạt tro bay hình cầu khác Bề mặt của tro bay hình cầu, rỗng ở loại có hàm lượng CaO thấp thì trơn nhẵn hơn so với loại giàu CaO được bao phủ bởi lớp vật liệu giàu canxi Tro bay tồn tại cả khoáng tinh thể lẫn khoáng thủy tinh, với phần tinh thể chiếm từ 15% đến 45% Khả năng hoạt tính hóa của tro bay phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó quan trọng nhất gồm độ mịn, dạng tồn tại vô định hình và thành phần khoáng cũng như hóa học.

Silicafume là bột siêu mịn có kích thước hạt trung bình 0,1-0,2 micron và diện tích bề mặt riêng lên tới 15.000-20.000 m2/kg, các hạt ở dạng hình cầu và thành phần hóa học chính là silica (SiO2 > 90%), còn lại là oxit kim loại và cacbon Mục đích đưa silicafume vào bê tông là tạo nền xi măng đặc chắc nhờ hoạt tính của các hạt siêu mịn; các hạt silicafume tham gia phản ứng pozzolanic với canxi hydroxit hình thành trong quá trình thủy hóa xi măng, từ đó tăng sản phẩm thủy hóa và giảm lượng Ca(OH)2 Khi sử dụng đúng, silicafume tăng cường độ bê tông và giảm khả năng thấm, giúp bê tông bền lâu hơn Bên cạnh đó, hạt silicafume có hình cầu nên tạo hiệu ứng bôi trơn trong bê tông, và việc bổ sung phụ gia siêu dẻo sẽ điều chỉnh nhu cầu nước (giảm nước hoặc dẻo hoá) để đảm bảo tính công tác vẫn cao so với bê tông thông thường.

NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

Nguyên vật liệu

Bê tông chất lượng cao được tạo thành từ các vật liệu chủ yếu là xi măng Portland PCB 40, các phụ gia khoáng hạt mịn như tro bay loại F và silica fume (silicafume), nước, và cốt liệu gồm cốt liệu nhỏ và cốt liệu thô Sự phối trộn tối ưu của những thành phần này giúp tăng cường độ liên kết, độ bền và khả năng làm việc của bê tông trong các công trình xây dựng.

Hóa chất để tạo môi trường ăn mòn cho bê tông là axit: HCl, H 2 SO 4

Hình 3.1: Xi măng sử dụng trong thí nghiệm

Xi măng Insee PCB 40 là loại xi măng được sử dụng phổ biến trên thị trường, có các chỉ tiêu kỹ thuật nổi bật, trong đó khối lượng riêng đạt 3,13 g/cm3 và các tính chất chi tiết được trình bày trong bảng thông số kĩ thuật Việc chọn xi măng Insee PCB 40 cho công trình giúp đảm bảo chất lượng bê tông và hiệu quả thi công nhờ tính ổn định và phù hợp của loại xi măng này.

Bảng 3.1: Thành phần tính chất cơ lý của xi măng Insee PCB 40

STT Các chỉ tiêu Giá trị

1 Giới hạn bền nén không nhỏ hơn

STT Các chỉ tiêu Giá trị

3 ngày không nhỏ hơn 22 (N/mm 2 )

28 ngày không nhỏ hơn 42 (N/mm 2 ) Độ mịn

2 Lượng sót trên sàn 0,08mm 9 %

Tỉ diện tích bề mặt 2750 cm 2 /g

3 Bắt đầu không sớm hơn (phút) 130

Kết thúc không chậm hơn (phút) 240

Hình 3.2: Cốt liệu lớn Cốt liệu lớn được sử dụng trong thực nghiệm là đá có Dmax = 20mm.

80 Giới hạn thành phần hạt đá dùng trong XD theo TCVN 7576:2005

Kích thước lỗ sàn (mm)

Hình 3.3: Đường biểu diễn thành phần hạt của cốt liệu lớn.

Các chỉ tiêu cơ lý của đá được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 7572:2006 [24] cốt liệu cho bê tông và vữa.

Bảng 3.2: Các tính chất cơ lý của đá

STT Tên chỉ tiêu Tiêu chuẩn Đơn vị Đá

1 Hàm lượng bụi bùn sét % 0,72

2 Khối lượng thể tích xốp

Cát dùng cho nghiên cứu phải thoả mãn các yêu cầu của cát theo yêu cầu của TCVN

Theo tiêu chuẩn 7576:2005 [25] "Cát xây dựng – Yêu cầu kỹ thuật", cát được sử dụng là cát sạch từ sông Đồng Nai ở cỡ hạt thô Các tính chất cơ lý như khối lượng riêng, khối lượng thể tích và thành phần hạt được thí nghiệm theo Tiêu chuẩn Việt Nam Trước khi đưa vào sử dụng, cát được làm sạch và sấy khô để đảm bảo chất lượng và đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của công trình.

40 tí ch 50 Cát sông só t

Giới hạn thành phần hạt cát dùng trong XD theo TCVN

Kích thước lỗ sàng (mm)

Hình 3.5: Đường biểu diễn thành phần hạt của cát.

Nước dùng để chế tạo hỗn hợp bê tông là nước thủy cục Phải tuân thủ theo tiêu chuẩn TCVN 4506 – 2012 [26]

Bảng 3.3: Thành phần vật lý của tro bay

Thành Hàm lượng lọt Chỉ số hoạt

Chỉ số hoạt Lượng mất

Khối lượng tính cường độ phần vật lý sàng 0.05 mm tính cường độ sau khi riêng (g/cm 3 ) sau 28 ngày thí nghiệm (%) sau 7 ngày (%) nùng (g)

Tiêu chuẩn TCVN 4030- ASTM C311, ASTM C311, ASTM C311, ASTM C311, áp dụng 86 TVCN 6016-95 TCVN 6016-95 TCVN 6016-95 TCVN

Bảng 3.4: Thành phần hóa học của tro bay

MKN SiO 2 Al 2 O 3 FeO Fe 2 O 3 CaO MgO Na 2 O K 2 O TiO 2 P 2 O 5 SO 3 2.39 55.26 16.58 0.124 12.31 5.25 4.25 0.62 0.71 1.206 0.129 0.211

Việc sử dụng tro bay trong bê tông hạt mịn nhằm tăng cường độ chịu ninh kết và nâng cao độ bền liên kết trong quá trình vận hành Trong quá trình hydrat hóa, tro bay tác dụng với Canxi hidroxit để hình thành Ca(OH)2 trong bê tông và tăng khả năng chống thấm của cấu kiện Vì có cấu trúc phân tử hình cầu, tro bay giúp cải thiện độ bền của bê tông hạt mịn Đề tài này sử dụng tro bay Phả Lại, loại F.

Hình 3.6: Tro bay Phả Lại dùng đúc mẫu thí nghiệm Bảng 3.5: Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu theo phiếu xuất xưởng của nhà máy

STT Các tiêu chí thí nghiệm Phương pháp thử Đơn vị Kết quả

1 Khối lượng riêng TCVN 4030: 2003 g/cm3 2,20

2 Khối lượng thể tích xốp 1084

3 Chỉ số hoạt tính tuổi 7 ngày so

14TCVN 108:1999 % 75,50 với mẫu đối chứng

4 Chỉ số hoạt tính tuổi 28 ngày so

14TCVN 108:1999 % 85,000 với mẫu đối chứng

5 Hàm lượng mất khi nung TCVN 8262:2009 % 4,0

STT Các tiêu chí thí nghiệm Phương pháp thử Đơn vị Kết quả

Hình 3.7: Phụ gia khoáng hạt mịn Silicafume Đảm bảo các chỉ tiêu theo TCVN 8827:2011 [27] Thành phần hóa học chủ yếu của silicafume là SiO 2

Bảng 3.6: Các tính chất vật lý của Silicafume.

STT Chỉ tiêu thí nghiệm Phương pháp thử Đơn vị Kết quả

1 Khối lượng riêng TCVN 4030:2003 g/cm 3 2,10

2 Khối lượng thể tích xốp TCVN 4030: 2003 Kg/m 3 925

3 Hàm lượng mất khi nung TCVN 8262:2009 % 4,20

Bảng 3.7: Tính chất kỹ thuật của Silicafume

Hàm lượng SiO2 Độ ẩm (%) Lượng mất khi nung (%) Tỷ diện

3.1.7 Thí nghiệm và ngâm trong dung dịch axit (H 2 SO 4 và HCl)

Axit được mua từ các công ty hóa chất trên thị trường và được pha loãng ở mức 5% hoặc 10% để thực hiện thí nghiệm đánh giá khả năng chống ăn mòn của bê tông Các mốc thời gian thí nghiệm lần lượt là 0 ngày (chưa ngâm hóa chất), 30 ngày, 60 ngày và 90 ngày ngâm mẫu với hóa chất, nhằm xác định tác động của axit lên bê tông theo từng giai đoạn thử nghiệm.

Các mẫu sau khi tĩnh định 48 giờ nên được tháo khuôn và dưỡng hộ theo TCVN3105: 1993 [28]

Phương pháp thí nghiệm

3.2.1 Quy trình và phương pháp thí nghiệm

Để đánh giá khả năng chống ăn mòn của bê tông, thí nghiệm được thực hiện trên các mẫu tương ứng với bảy cấp phối khác nhau Phụ gia khoáng được sử dụng là silica fume với tỷ lệ 5% và 10% thay thế một phần xi măng, kết hợp với tro bay của nhà máy nhiệt điện Phả Lại ở mức 10% và 20% Bảng 3.8 trình bày tỷ lệ các vật liệu được sử dụng trong thí nghiệm Các mẫu được đúc thành hình trụ có kích thước 100 × 200 mm, sau 28 ngày đúc và dưỡng hộ, được rữa nhẹ trên bề mặt để loại bỏ tạp chất, đo kích thước và cân để ghi nhận khối lượng ban đầu, rồi chuyển vào các thùng chứa dung dịch axit H2SO4 và HCl với nồng độ 5% và 10% nhằm đánh giá các chỉ tiêu về khả năng chống ăn mòn Dung dịch axit được để yên, không tác động lên dung dịch trong thời gian thí nghiệm.

Ở thí nghiệm ăn mòn kim loại, các mốc thời gian ngâm mẫu gồm 0 ngày (không tiếp xúc axit), 30 ngày, 60 ngày và 90 ngày Trong quá trình theo dõi, mẫu được lấy ra khỏi dung dịch hóa chất tại từng mốc thời gian, lau sạch bằng khăn mềm và sau 48 giờ cân mẫu để xác định lượng mất trọng lượng do ăn mòn Kết quả đánh giá được xác nhận bằng việc nén mẫu với máy nén thủy lực để đo đạc và so sánh giữa các mốc thời gian và điều kiện thử nghiệm.

3.2.2 Phương pháp tạo mẫu thí nghiệm

Trong quá trình trộn bê tông, trộn cốt liệu lớn với cốt liệu nhỏ trong máy trộn, sau đó bổ sung xi măng, tro bay và silica fume theo tỷ lệ cấp phối đã tính toán cho từng mẫu Khi hỗn hợp bê tông đã được trộn đều, thêm nước và tiếp tục trộn cho đến khi hỗn hợp đồng nhất.

Sử dụng khuôn mẫu hình trụ 100×200 (mm).

Quy trình thí nghiệm bắt đầu bằng việc xác định độ linh động của hỗn hợp bê tông sau khi nhào trộn thông qua thử độ sụt theo TCVN 3106-1993 Tiếp đó, mẫu bê tông được đúc và bảo dưỡng để xác định các tính chất cơ lý theo các tiêu chuẩn liên quan, nhằm đánh giá cường độ chịu nén và các đặc tính cơ học khác của bê tông phục vụ cho thiết kế và thi công công trình.

TCVN 3118-1993 [30] Phương pháp xác định cường độ nén bê tông, cường độ chịu nén của bê tông nặng.

Cốt liệu lớn cho bê tông được sử dụng là đá có Dmax = 20 mm Hàm lượng tro bay được khảo sát ở 0%, 10% và 20% theo khối lượng xi măng, trong khi hàm lượng silica fume lần lượt là 0%, 5% và 10% theo khối lượng xi măng Thành phần cấp phối bê tông thực nghiệm được trình bày chi tiết trong Bảng 3.8.

Bảng 3.8: Thành phần cấp phối bê tông thực nghiệm

Ký Xi Tro bay Silicafume

STT hiệu măng kg Tỷ lệ kg Tỷ lệ (m

3.2.4 Phương pháp xác định thành phần cấp phối

Khối lượng riêng của: Tro bay là 2200 kg/m 3

Xác định cấp phối cho hỗn hợp xi măng - cát - đá theo nguyên tắc thể tích tuyệt đối với tổng thể tích V = 1 m^3 Các giá trị khối lượng riêng của nguyên liệu là xi măng 3150 kg/m^3, cát 2670 kg/m^3 và đá 2710 kg/m^3 Các nguyên liệu trong cấp phối được quy đổi theo tỉ lệ khối lượng sao cho tổng thể tích các thành phần bằng 1 m^3, tức là điều chỉnh các khối lượng tương ứng để đạt tổng thể tích 1 m^3.

Các thành phần nguyên vật liệu của từng cấp phối sau khi được định lượng sẽ được nhào trộn khô bằng máy trộn nhằm đảm bảo phân bổ đồng đều các thành phần Sau đó, nước được cho vào từ từ và tiếp tục trộn đều trong khoảng 2 phút để tạo ra hỗn hợp đồng nhất, có độ liên kết và độ mịn phù hợp cho quá trình thi công.

Hình 3.9: Quy trình chế tạo hỗn hợp bê tông

3.2.6 Dưỡng hộ và thí nghiệm

Các mẫu bê tông sau khi đổ được tĩnh định 48 giờ sẽ được tháo khuôn và dưỡng hộ trong 28 ngày sau đúc mẫu.

Hình 3.10: Mẫu bê tông sau khi được dưỡng hộ

Hình 3.11: Pha dung dịch axit ngâm mẫu

Nồng độ dung dịch của axit đậm đặc HCl 37%, H 2 SO 4 98% được mua từ công ty chuyên dụng, được chứng nhận và đảm bảo bởi nhà cung cấp uy tín Khi tiến hành thực nghiệm pha loãng xuống nồng độ 5%, 10% theo công thức hoá học.

Các mẫu được cân và đo kích thước lấy số liệu ban đầu trước khi ngâm axit để đánh giá khả năng chống ăn mòn của mẫu theo thời gian.

Hình 3.12: Mẫu được đưa vào thùng ngâm dung dịch axit

3.2.7 Phương pháp xác định cường độ chịu nén của bê tông

Cường độ chịu nén là một tính chất cơ bản của bê tông, là cơ sở để xác định Mác bê tông theo cường độ chịu nén, và Mác này được dùng để thiết kế cấp phối bê tông Vì vậy, cường độ chịu nén là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá cường độ và chất lượng của bê tông Việc xác định giới hạn cường độ chịu nén của bê tông thường theo mẫu lăng trụ 100 mm × 200 mm theo tiêu chuẩn TCVN 3118-1993 [30].

P - tải trọng phá hoại, tính bằng daN;

F - Diện tích chịu lực nén của viên mẫu, tính bằng cm 2 ;

- Hệ số tính đổi của mẫu trụ kích thước 100 x 200mm là 1,16

Để xác định giá trị nén mẫu, tính trung bình cộng của các kết quả nén, sau đó loại bỏ các giá trị có sai lệch lớn hơn 15% so với giá trị trung bình ban đầu Kết quả cuối cùng là trung bình cộng của các giá trị hợp lệ còn lại, được báo với độ chính xác tới 0,1 N/mm².

KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

Kiểm tra trực quan

Các mẫu được ngâm trong môi trường axit sau các mốc thời gian khác nhau đều cho thấy hiện tượng ăn mòn, trong đó nhiều mẫu bị ăn mòn rất mạnh Sự tấn công của axit gây ăn mòn xi măng và làm mất đi độ bám dính giữa xi măng và cốt liệu, đây là nguyên nhân chính dẫn đến mất khối lượng của mẫu bê tông.

Trong quá trình quan sát thí nghiệm, các mẫu hình thành một lớp trắng bao quanh bề mặt, đây là thạch cao (CaSO4·2H2O) được hình thành từ sự phân huỷ canxi hydroxit Sau 90 ngày, mẫu bị ăn mòn mạnh khiến lớp ngoài xỉn màu và lộ ra cốt liệu đá bên trong, kết quả này tương tự với các nghiên cứu và mô tả của K Kawai [5].

Hình 4.1: Mẫu ngâm trong dung dịch H 2 SO 4

Ăxít HCl gây ăn mòn mạnh hơn nhiều so với H2SO4; các phản ứng liên tục làm tăng độ xốp của xi măng và thể tích lỗ rỗng, từ đó tăng tốc độ phản ứng Sau thời gian 90 ngày, mẫu bị ăn mòn mạnh lộ ra cốt liệu đá bên trong, tương tự như mô tả của E O Nnadi [6].

Hình 4.2: Các mẫu ngâm trong dung dịch HCL 10% sau 90 ngày

Ảnh hưởng của hàm lượng tro bay và silicafume đến khả năng chịu nén của bê tông

Bảng 4.1: Kết quả thí nghiệm cường độ chịu nén khi chưa ngâm axit

STT Cấp phối Cường độ chịu nén (MPa)

CP1 CP2 CP3 CP4 CP5 CP6

0% FA 0% FA 0% FA 10% FA 10% FA 20% FA

0% Si 5% Si 10% Si 5% Si 10% Si 5% Si

Cường độ chịu nén (MPa)

Hình 4.3: Cường độ chịu nén của bê tông trước khi ngâm mẫu theo từng cấp phối

Kết quả thí nghiệm được thể hiện trên Hình 4.3 cho thấy tro bay và phụ gia khoáng silica fume ảnh hưởng đến cường độ chịu nén của bê tông, và sự ảnh hưởng này thay đổi theo từng cấp phối Cường độ chịu nén của bê tông có khuynh hướng tăng từ +6,8% lên giá trị tương ứng với từng cấp phối, cho thấy sự bổ sung tro bay và silica fume có tác dụng cải thiện khả năng chịu nén của bê tông ở các cấp phối khác nhau.

Cấp phối CP5, với tỷ lệ 10% tro bay và 10% silica fume, cho cường độ nén cao nhất và tăng 18,9% so với cấp phối CP1 (đối chứng) Tuy nhiên, khi hàm lượng tro bay tăng lên 20%, cường độ nén của CP6 và CP7 giảm lần lượt 6,9% và 9,8% so với CP5.

Theo nghiên cứu của Theo B Suresh Babu [22], phối trộn 10% silica fume và 10% tro bay để thay thế xi măng cho bê tông cho thấy cường độ nén cao nhất nhờ hàm lượng pozzolanic tự nhiên lớn, giúp phản ứng với canxi hydroxit và hình thành gel canxi silicat hydrat (C-S-H), từ đó tăng cường cơ tính và liên kết của bê tông.

Ảnh hưởng của thành phần khoáng hạt mịn đến cường độ chịu nén theo thời gian ngâm

Kết quả thí nghiệm về cường độ chịu nén (MPa) của mẫu sau khi ngâm trong môi trường axit ăn mòn được thể hiện trong Bảng 4.2.

Hình 4.4: Nén mẫu bê tông

Bảng 4.2: Kết quả thí nghiệm cường độ chịu nén (MPa) của bê tông

4.3.1 Ảnh hưởng của Silicafume đến cường độ nén theo thời gian ngâm

Bảng 4.3: Kết quả thí nghiệm cường độ chịu nén (MPa) của mẫu bê tông dùng phụ gia silicafume

0 ngày 30 ngày 60 ngày 90 ngày hiệu fume

(a): Cường độ chịu nén của mẫu sau 30 ngày ngâm

CP1 CP2 CP3 ĐỐI CHỨNG 5% SF 10% SF

(b): Cường độ chịu nén của mẫu sau 60 ngày ngâm

(c): Cường độ chịu nén của mẫu sau 90 ngày ngâm

Hình 4.5: Cường độ chịu nén của mẫu dùng phụ gia Silicafume sau thời gian ngâm hóa chất

Kết quả thí nghiệm được thể hiện trên Hình 4.5 cho thấy sau thời gian ngâm trong các dung dịch hoá chất, hàm lượng silicafume ảnh hưởng đến cường độ chịu nén của bê tông, với xu hướng tăng khi từ 0% đến 10% và đạt cường độ nén cao nhất ở cấp phối CP3 Sau 90 ngày ngâm mẫu cấp phối CP3 trong dung dịch hoá chất, cường độ chịu nén của bê tông cấp phối CP3 tiếp tục thể hiện hiệu quả vượt trội, cho thấy CP3 là cấp phối tối ưu để tăng cường độ chịu nén sau ngâm so với các cấp phối còn lại. -**Support Pollinations.AI:** -🌸 **Ad** 🌸Powered by Pollinations.AI free text APIs [Support our mission](https://pollinations.ai/redirect/kofi) to keep AI accessible for everyone.

Kết quả cho thấy khi ngâm mẫu trong dung dịch H2SO4 ở 5%, cường độ giảm 6,34% so với mẫu không ngâm; ở nồng độ 10% giảm 11,37% Trong dung dịch HCl, cường độ giảm cao hơn: 22,08% ở 5% và 34,36% ở 10%.

4.3.2 Ảnh hưởng của 5% Silicafume kết hợp với Tro bay

Bảng 4.4: Kết quả thí nghiệm cường độ chịu nén (MPa) của mẫu dùng 5% phụ gia silicafume kết hợp Tro bay

Silica fume Tro bay 30 ngày 60 ngày 90 ngày Dung dịch HCL 5%

30 ngày 60 ngày 90 ngày hiệu fume bay

C P 1 C P 2 C P 4 C P 6 ĐỐI CHỨNG 5% SF 5% SF 5% SF

Hình 4.6: Cường độ chịu nén của mẫu dùng 5% phụ gia Silicafume kết hợp Tro bay sau thời gian ngâm hóa chất

Kết quả thí nghiệm được thể hiện trên Hình 4.6 cho thấy việc sử dụng 5% phụ gia silica fume kết hợp với tro bay cho cường độ nén của bê tông cao nhất ở cấp phối CP4 với 10% tro bay Khi hàm lượng tro bay tăng lên đến 20%, cường độ nén giảm.

Sau 90 ngày ngâm hoá chất với cấp phối CP4 cường độ bê tông giảm 37,54% khi ngâm dung dịch HCL 10%, với nồng độ 5% thì giảm 20,84% Đối với dung dịch

H 2 SO 4 5% giảm chỉ 12,16% trong khi đó H 2 SO 4 10% là giảm cường độ đến 19,78%.

4.3.3 Ảnh hưởng của 10% Silicafume kết hợp với Tro bay

Bảng 4.5: Kết quả thí nghiệm cường độ chịu nén (MPa) của mẫu dùng 10% phụ gia silicafume kết hợp tro bay

Ký hiệu Silica fume Tro bay 30 ngày 60 ngày 90 ngày Dung dịch HCL 5%

Hình 4.7: Cường độ chịu nén của mẫu dùng 10% phụ gia Silicafume kết hợp

Tro bay sau thời gian ngâm hóa chất

Kết quả thí nghiệm biểu diễn trên hình 4.7 cho thấy bê tông có xu hướng tăng cường độ chịu nén khi sử dụng 5% silicafume sau 90 ngày ngâm hoá chất Các cấp phối được khảo sát cho thấy CP5 ít bị ảnh hưởng nhất và đạt cường độ chịu nén cao nhất so với các cấp phối còn lại.

10,11% trong dung dịch H 2 SO 4 5%, 19,24% trong nồng độ 10% Trong dung dịch HCl

10% giảm đến 37,54% và dung dịch HCl 5% là 17,63%.

Kết quả này cũng tương tự với nghiên cứu của E Hewayde [13] và T Suresh

Theo Babu [22], cường độ chịu nén tối ưu của bê tông đạt được khi kết hợp 10% silica fume với 10% tro bay để thay thế xi măng (phối CP5) Đồng thời, khi ngâm trong các môi trường ăn mòn ở các nồng độ khác nhau, cường độ của CP5 vẫn duy trì ở mức cao và vượt trội so với các cấp phối còn lại Kết quả này cho thấy CP5 có khả năng chịu nén tốt và ổn định dưới tác động của môi trường ăn mòn, nhờ sự bổ sung của silica fume và tro bay.

90 ngày ngâm thì cừng độ chịu nén CP5 cao hơn từ 8,2% đến 36,1% so với cấp phối

CP4 dùng 5% silicafume và 5% tro bay.

Tuy nhiên, khi bê tông tiếp xúc lâu dài với môi trường ăn mòn, các mẫu có thể mất dần khả năng chịu lực và cuối cùng mất hoàn toàn cường độ ban đầu của kết cấu Vì vậy, cần xem xét kỹ các yếu tố như thời gian tiếp xúc, nồng độ môi trường ăn mòn và các biện pháp bảo vệ bê tông để đảm bảo độ bền và an toàn của công trình.

Ảnh hưởng của thành phần khoáng hạt mịn đến sự thay đổi khối lượng theo thời gian ngâm

Kết quả thí nghiệm về thay đổi khối lượng của mẫu theo phần trăm sau khi ngâm trong môi trường axit ăn mòn được thể hiện trong Bảng 4.6.

Mức độ suy giảm khối lượng của mẫu khi tiếp xúc với dung dịch HCl cao hơn so với dung dịch H2SO4 Nguyên nhân là thạch cao (CaSO4·2H2O) ít tan trong nước hơn canxi clorua (CaCl2), nên sự hòa tan của thạch cao ở dung dịch HCl gặp hạn chế và dẫn đến mức mất khối lượng lớn hơn Tham khảo [11].

Bảng 4.6: Kết quả thí nghiệm thay đổi khối lượng mẫu (%)

4.4.1 Ảnh hưởng của phụ gia Silicafume đến sự thay đổi khối lượng sau thời gian ngâm hoá chất

Bảng 4.7: Kết quả thí nghiệm sự thay đổi khối lượng của mẫu dùng phụ gia silicafume sau thời gian ngâm hoá chất

Ký hiệu Silica fume 30 ngày 60 ngày 90 ngày

CP1 CP2 CP3 ĐỐI CHỨNG 5% SF 10% SF

(a): Sự thay đổi khối lượng của mẫu sau 30 ngày ngâm

(b): Sự thay đổi khối lượng của mẫu sau 60 ngày ngâm

(c): Sự thay đổi khối lượng c ủa mẫu sau 90 ngày ngâm

Hình 4.8: Sự thay đổi khối lượng của mẫu dùng phụ gia Silicafume sau thời gian

Kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên Hình 4.8 cho thấy các mẫu bị ăn mòn có xu hướng giảm khi hàm lượng silicafume tăng lên Điều này cho thấy silicafume đóng vai trò làm tăng khả năng chống ăn mòn và cải thiện độ bền của vật liệu dưới tác động ăn mòn Kết quả này tương tự với các nghiên cứu trước đó, xác nhận hiệu quả của silicafume trong việc nâng cao tuổi thọ của hệ thống chịu ăn mòn.

E Hewayde [13] silicafume cải thiện đáng kể cường độ chịu nén và giảm độ xốp, lấp

60 đầy các lỗ rỗng của bê tông và cải thiện khả năng chống ăn mòn trong môi trường axit nồng độ cao.

Sau 90 ngày ngâm trong dung dịch axit các mẫu đều bị ăn mòn rất mạnh, mặc dù bị ảnh hưởng ít nhất nhưng cấp phối CP3 chịu sụ ăn mòn nặng nề nhất bởi dung dịch HCl 10% khi giảm đến 11,84%, với nồng độ 5% thì giảm 7,94% Còn với dung dịch

H 2 SO 4 10% là 4,58%, nồng độ 5% giảm thấp nhất là 2,99% so với mẫu không tiếp xúc với dung dịch.

4.4.2 Ảnh hưởng của 5% silicafume kết hợp với Tro bay đến sự thay đổi khối lượng sau thời gian ngâm hoá chất

Bảng 4.8: Kết quả sự thay đổi khối lượng của mẫu dùng 5% phụ gia silicafume kết hợp Tro bay sau thời gian ngâm hoá chất

30 ngày 60 ngày 90 ngày fume bay

Trong thí nghiệm này, sự thay đổi khối lượng của mẫu sau 90 ngày ngâm được quan sát và thể hiện rõ trên Hình 4.9 Hình 4.9 trình bày sự thay đổi khối lượng của các mẫu dùng 5% phụ gia silicafume kết hợp Tro bay sau thời gian ngâm hóa chất Kết quả thí nghiệm được biểu diễn ở Hình 4.9 là các mẫu dùng 5% silicafume kết hợp Tro bay sau thời gian ngâm hóa chất, cho thấy ảnh hưởng của hệ thống phụ gia silicafume-tro bay đến cân bằng khối lượng và độ ổn định của mẫu dưới tác động của môi trường ngâm.

Trong thử nghiệm tác động của axit lên bê tông, tăng hàm lượng tro bay lên 20% khiến mẫu bị ăn mòn nhiều hơn; đồng thời việc tăng tro bay làm giảm cường độ bê tông và khiến bê tông dễ bị phá hủy bởi axit.

Sau 90 ngày ngâm, cấp phối CP4 cho thấy ít bị ăn mòn hơn so với các cấp phối còn lại Trong dung dịch H2SO4 5%, mẫu bê tông CP4 mất khối lượng 2,68%; ở nồng độ 10% khối lượng mất 3,92% Đối với dung dịch HCl 5%, khối lượng mẫu giảm 7,53%, và ở HCl 10% tác động là nặng nhất với khối lượng mẫu giảm đáng kể.

4.3.3 Ảnh hưởng của 10% Silicafume kết hợp với Tro bay đến sự thay đổi khối lượng sau thời gian ngâm hoá chất

Bảng 4.9: Kết quả sự thay đổi khối lượng của mẫu dùng 10% phụ gia silicafume kết hợp tro bay sau thời gian ngâm hoá chất

(c): Sự thay đổi khối lượng của mẫu sau 90 ngày ngâm

Hình 4.10: Sự thay đổi khối lượng của mẫu dùng 10% phụ gia silicafume kết hợp Tro bay sau thời gian ngâm hóa chất

Kết quả thí nghiệm được thể hiện trên Hình 4.10 cho thấy sau thời gian ngâm hoá chất, các mẫu bê tông đều bị ăn mòn và giảm khối lượng, và có xu hướng tương tự như các mẫu bê tông sử dụng cấp phối 5% silica fume.

Sau 90 ngày ngâm trong các dung dịch hóa chất, cấp phối bê tông CP5 cho thấy khả năng ăn mòn thấp hơn so với các cấp phối còn lại Trong dung dịch H2SO4, mẫu ngâm ở 5% mất 2,41% khối lượng, ở 10% mất 3,74% khối lượng Đối với dung dịch HCl, mức mất khối lượng lần lượt là 6,8% ở 5% và 11,05% ở 10%, cho thấy axit clorua gây ăn mòn mạnh hơn axit sunfuric ở cùng nồng độ.

Kết quả này cũng tương tự với các nghiên cứu của của E Hewayde [13] và S.

Turkel [11] cho thấy thành phần khoáng hạt mịn trong phụ gia cải thiện đáng kể cường độ nén của bê tông, làm giảm độ xốp, ngăn hóa chất xâm nhập vào bê tồng và nâng cao khả năng chống ăn mòn ở các môi trường axit có nồng độ cao.

Việc kết hợp phụ gia khoáng hạt mịn vào bê tông làm giảm đáng kể tỷ lệ ăn mòn so với bê tông truyền thống Nghiên cứu cho thấy cấp phối CP5 với 10% tro bay và 10% silica fume thay thế xi măng vẫn là cấp phối tối ưu về khả năng chịu cường độ nén và chống ăn mòn của bê tông trong môi trường axit, phù hợp với các nghiên cứu trước đây.

Do kích thước rất nhỏ của tro bay và silicafume, các hạt này lấp đầy các lỗ rỗng trong bê tông, làm tăng mật độ và giảm thấm nước Silicafume có độ hoạt tính cao và là hạt khoáng siêu mịn tham gia phản ứng hóa học, tạo thành mạng lưới C-S-H giúp liên kết và tăng cường cường độ bê tông Nhờ cơ chế pozzolanic của tro bay và silicafume, bê tông có độ bền cao hơn và khả năng chống thấm được cải thiện, phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi độ bền và ổn định lâu dài.

Silicafume tốt hơn tro bay trong bê tông Do đó, khi thêm silicafume và tro bay vào hỗn hợp bê tông, tỷ lệ mất khối lượng giảm xuống Tuy nhiên, tăng hàm lượng tro bay lên 20% khiến tỷ lệ mất khối lượng tăng đáng kể so với các mẫu có lượng tro bay thấp hơn.

Silica fume và tro bay là những phụ gia được ứng dụng phổ biến nhằm cải thiện cường độ chịu nén và giảm độ xốp của bê tông, từ đó nâng cao tính bền và chất lượng của cấu kiện Việc bổ sung silica fume và tro bay giúp cải thiện cấu trúc vi mô của bê tông, làm kín lỗ rỗ và tăng cường cường độ nén một cách đáng kể Tuy nhiên, ở môi trường axit có nồng độ cao, bê tông chứa silica fume và tro bay vẫn không thể kháng lại sự tấn công của axit, cho thấy giới hạn của khả năng chống ăn mòn axit của các phụ gia này.

Định dạng
Số trang	129
Dung lượng	8,49 MB