(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu sử dụng xi thép thay thế một phần cát trong hỗn hợp bê tông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THANH VINH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG XỈ THÉP THAY THẾ MỘT PHẦN CÁT TRONG HỖN HỢP BÊ TƠNG NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP – 60580208 S K C0 1 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THANH VINH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG XỈ THÉP THAY THẾ MỘT PHẦN CÁT TRONG HỖN HỢP BÊ TÔNG NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP - 60580208 Hướng dẫn khoa học: PSG.TS PHAN ĐỨC HÙNG Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THANH VINH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG XỈ THÉP THAY THẾ MỘT PHẦN CÁT TRONG HỖN HỢP BÊ TÔNG NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP - 60580208 Hướng dẫn khoa học: TS LÊ ANH THẮNG Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2018 Scanned with CamScanner Scanned with CamScanner Scanned with CamScanner Scanned with CamScanner Scanned with CamScanner Bảng 4.6 Kết thí nghiệm modul đàn hồi HÀM LƯỢNG XTC (%) 20 23.74 24.78 Modul đàn hồi (GPa) Cường độ chịu nén (MPa) 40 25.9 26.08 60 25.16 25.70 Bê tông xỉ nghiên cứu có modul đàn hồi dao động quanh giá trị 25 GPa, chênh lệch modul cấp phối có khác biệt, nhiên phát triển hay suy giảm modul tỉ lệ với cường độ chịu nén, kết tương đồng với nghiên cứu trước (Hình 4.10) tăng hàm lượng XTC từ 20% lên 40%, cường độ nén tăng 5.26%, modul đàn hồi tăng 8.33% từ 23.74 GPa lên 25.9 GPa Mức tăng nhẹ khơng đáng kể Tuy có hạn chế mặt kỹ thuật, Kết modul đàn hồi thu phù hợp với tính tốn lý thuyết tiêu chẩn Eurocode2 (Hình 4.11) Cấp phối B20 giảm 5% xi măng Cường độ chịu nén (MPa) 33 30 Mô đun đàn hồi 28 Cường độ chịu nén 26 31 24 29 22 27 20 25 18 23 16 21 14 19 12 17 Modul đàn hồi (GPa) 35 10 20 40 60 Hàm lượng xỉ thay cát (%) Hình 4.9 Biểu đồ mối tương quan modul đàn hồi hàm lượng xtc 41 Hình 4.10 Mối quan hệ cường độ chịu nén modul đàn hồi nghiên cứu trước nhiều tác giả - Rui Vasco Silva cộng (2016 Thơng qua phân tích thống kê thực mối quan hệ cường độ chịu nén modul đàn hồi, biến dạng đàn hồi bê tơng ngồi yếu tố kích thước chủng loại chất lượng cốt liệu thành phần cần xem xét, đánh giá Khi phân tích thành phần hạt xỉ, lượng xỉ sử dụng cho bê tơng, có kích thước nhỏ, điều làm tăng diện tích có lợi bề mặt nhiều, liên kết diễn dễ dàng trình ninh kết, liên kết tạo nên cầu nối chống lại vết nứt, làm phá ma trận liên kết vữa xi măng cốt liệu 42 Hình 4.11 So sánh mối tương quan cường độ chịu nén modul đàn hồi nghiên cứu với tiêu chuẩn Eurocode2 43 Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 5.1 Kết luận Đề tài sử dụng nguồn nguyên vật liệu phụ phẩm, phế phẩm từ ngành công nghiệp xỉ thép, kết hợp với tỷ lệ phù hợp để cải tiến bê tơng OPC truyền thống, nhằm hồn thiện làm phong phú chủng loại bê tông số kết luận rút sau:  Sử dụng xỉ thép cốt liệu mịn mang lại hiệu trực tiếp đến chất lượng bê tông Gia tăng cường độ chịu nén cấp phối bê tông cường độ thấp  Tuy xỉ thép sử dụng cấp phối không mang lại hậu xấu, lượng xỉ thay cát 60% khối lượng cốt liệu mịn, chất lượng bê tơng có xu hướng giảm  Lượng xỉ thay cát đạt 40%, mang lại hiệu cao nhất, cụ thể với cường độ chịu nén gấp 1.13 lần (≈ 11%) Cường độ chịu kéo thấp đặc tính vật liệu giòn, nhiên tăng 2.2 lần so với không sử dụng xỉ thép Cường độ chịu uốn tăng 40%  Khi xem xét đến khả thay phần xi măng, với lượng giảm xi măng lượng xỉ phù hợp, làm giảm chi phí sản xuất mà đạt cường độ tính tốn  Có thể đánh giá chất lượng bê tơng thơng qua mối quan hệ hàm lượng XTC lượng giảm xi măng Mối quan hệ tuyến tính đề xuất là: Cường độ chịu nén = -0.0007x2 + 0.0721x + 23.947  Bê tơng xỉ hạt mịn có modul đàn hồi có trị trung bình 25 GPa, có sai khác tăng hàm lượng XTC từ 20% lên 60% 44 5.2 Hướng phát triển đề tài Ngoài kết đạt được, báo cáo số hạn chế như: chưa khảo sát toàn yếu tố ảnh hưởng đến cường độ Bên cạnh đó, hạn chế mặt lý thuyết chuyên môn lĩnh vực nghiên cứu, nên báo cáo giới hạn mức độ ứng dụng, mà chưa sâu xây dựng quy trình tính tốn tối ưu co cấp phối xỉ thép Các kết nghiên cứu kế thừa phát triển rộng hơn, đánh giá tồn yếu tố, khơng dừng lại tốn cường độ Có thể mở rộng hệ số liên quan đến chất lượng bê tơng hệ số young, hệ số poisson,… góp phần hồn thiện lý thuyết tính tốn, sở khoa học cho vật liệu thân thiện với môi trường 45 Tài Liệu Tham Khảo Chandini, Radhu "Use of Steel Slag in Concrete as Fine Aggregate." IJEIT, 2017: 34-41 Chang-long Wang "Experimental Study on Steel Slag and Slag Replacing Sand in Concrete." Engineering & Technology, 2013: 2347-2455 Chen Meihzhu "Optimization of Blended Mortars Using Steel Slag Sand." Material Science Edition, 2007: 741-744 Hansan Alanyali, Mustafa Çưl, Muharrem Yilmaz "Concrete Produced by Steel‐Making Slag (Basic Oxygen Furnace) Addition in Portland Cement." Applied Ceramic Technology, 2009: 736-748 Irem Zeynep Yildirim, Monica Prezzi "Aggregate Bond and Modulus of Elasticity of Concrete." Materials Journal, 2009 : 71-74 Irem Zeynep Yildirim, Monica Prezzi Use Of Steel Slag In Subgrade Applications Report , Joint Transportation Research Program, 2009 Isa Yuksel "Use of Granulated Blast Furnace Slag in Concrete as Fine Aggregate." CI Materials Journal, 2006: 203-208 Ivanka Netinger, Marija Jelčić Rukavina, Marijana Serdar, Dubravka Bjegović "Steel Slag As A Valuable Material For Concrete Production." Tehnicki Vjesnik, 2014: 1081-1088 Jigar Patel Broader Use Of Steel Slag Aggregates In Concrete Bachelor of Science in Civil Engineering, India: Maharaja Sayajirao University of Baroda, 2006 10 Juan Manso "Electric Arc Furnace Slag in Concrete." ASCE Journal of Materials in Civil Engineering, 2004: 639- 645 11 Kazuhiro Horii, Toshiaki Kato, Keisuke Sugahara, Naoto Tsutsumi, Yoshiyuki Kitano Overview of Iron/Steel Slag Application and Development of New Utilization Technologies Technical Review, Japan: Nippon Steel & Sumitomo Metal Technical, 2015 12 Keun Hyeok Yang "Properties of Alkali Activated Mortar and Concrete Using Lightweight Aggregates." Materials and Structures, 2010: 403-416 46 13 Lê Anh Thắng, Hoàng Trọng Quang, Nguyễn Tất Thành "Nalysis Behavior of Reforcement in a Reinforced Concrete Beam Using steel Slag Replacing Crushed-Stone Aggrgate." CIGOS, 2017: 299-337 14 Li Yun-feng ,Yan Yao, Ling Wang "Recycling of industrial waste and performance of steel slag green concrete." Journal of Central South University of Technology, 2009: 768-773 15 National Slag "Iron and Steel making Slag Environmentally." NSA Technical Bulletin 2003 http://www.nationalslag.org/steelslag.htm 16 Nguyễn Quốc Hiển Ứng dụng Xỉ thép lĩnh vực cơng trình xây dựng 2015 http://www.tapchigiaothong.vn/ung-dung-xi-thep-trong-linhvuc-cong-trinh-xay-dung-d33831.html 17 Nguyễn Thị Thúy Hằng "Ứng xử chịu uốn dầm bê tông cốt liệu xỉ thép." Người Xây Dựng, 2015: 7-8 18 Nguyễn Văn Chánh Trần Vũ Minh Nhật "Nghiên cứu dùng xỉ công nghiệp sản xuất xi măng portland xỉ." Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, Đại học Bách Khoa, 2009: 129-133 19 Prasanna "teel Slag as a Substitute for Fine Aggregate in High Strength Concrete." IJERT, 2014: 810-814 20 Qiang Wang, Peiyu Yan, Jianwen Feng "A discussion on improving hydration activity of steel slag by altering its mineral compositions." Journal of Hazardous Materials, 2011: 1070–1075 21 Rao Metallurgical Slags, Dust and Fumes Waste Management Series, 2006 22 Rui Vasco Silva, Jorge de Brito, Ravindra Kumar Dhir "Establishing a relationship between modulus of elasticity and compressive strength of recycled aggregate concrete." Journal of Cleaner Production, 2016: 21712186 23 Saund Al-Otaibi "Recycling Steel Mill Scale as Fine Aggregate in Cement Mortars." European Journal of Scientific Research, 2008: 332-338 24 Tanya Richter An Environmental Study Of The Use Of Steel Slag Aggregate In Gabion Cages Tutors, Barcelona: Universitat Politècnica De Catalunya, 2013 47 25 Trần Hữu Bằng Nghiên cứu sử dụng phụ gia khoáng xỉ thép bê tông xi măng Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật, Tp CM Tr ng ại học GTVT, 2011 26 Trần Văn Miền "Nghi n cứu sử d ng xỉ sắt làm cốt liệu cho b t ng Asphalt." ạp h ựng, 2013: 77-79 27 Trần Văn Miền ụng ỉ thép l m t li th th ăm l m t ng ph lt ứng ụng l m l p o ường ng tr nh gi o th ng ề tài khoa học c ng nghệ, T Ch Minh ại Học Bách Khoa Tp.HCM, 2011 28 Valentin Natural Aggregates - Foundation of America's Future USGS Numbered Series, USA: U.S Dept of the Interior, U.S Geological Survey, 1997 29 Vijaya Gowri "Studies On Strength Behavior Of High Volumes Of Slag Concrete." Materials and Structures, 2004: 628-639 30 Wei Wu, Weide Zhang, Guowei Ma "Optimum content of copper slag as a fine aggregate in high strength concrete." Materials and Design, 2010: 28782883 31 Yunxia Lun, Fang Xu "Methods for Improving Volume Stability of Steel Slag as Fine Aggregate." Material Science Edition, 2008: 737-742 32 Zeghichi "The effect of replacement of naturals aggregates by slag products on the strength of concrete." ASIAN JOURNAL OF CIVIL ENGINEERING, 2006: 27-35 48 S K L 0 ... THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THANH VINH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG XỈ THÉP THAY THẾ MỘT PHẦN CÁT TRONG HỖN HỢP BÊ TÔNG NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP - 60580208... THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THANH VINH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG XỈ THÉP THAY THẾ MỘT PHẦN CÁT TRONG HỖN HỢP BÊ TƠNG NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP - 60580208... lượng thể tích bê tơng sử dụng xỉ thép thay phần cát có cấp phối Khối lượng xỉ thép thay cho cát tăng từ 20%, 40% 60% có cấp phối Kết cho thấy cấp phối bê tông sử dụng bột xỉ thép thay cát mức 40%