Bài viết Nghiên cứu sử dụng hạt vi cầu rỗng từ tro bay thay thế một phần cốt liệu nhỏ cho chế tạo bê tông nhẹ chịu lực trình bày kết quả nghiên cứu sử dụng các hạt vi cầu rỗng từ tro bay, còn gọi là hạt cenosphere(FAC) thay thế một phần hoặc hoàn toàn cốt cốt liệu nhỏ trong bê tông để chế tạo loại bê tông nhẹ chịu lực với khối lượng thể tích (KLTT) trong khoảng từ 1300 đến 1800 kg/m3, cường độ nén trên 40 MPa.
Tạp chí Vật liệu Xây dựng Tập 11 Số (2021) 1JKLrQFứXVửGụQJKạWYLFầXUỗQJWừWURED\WKD\WKếPộWSKầQ FốWOLệXQKỏFKRFKếWạRErW{QJQKẹFKịXOựF /r9LệW+QJ /r7UXQJ7KjQK 1JX\ễn Văn TuấQ 9LệQ9ậWOLệX[k\GựQJ6ố1JX\ễQ7UmL47KDQK;XkQ+j1ộL Trường ĐạLKọF[k\GựQJ+j1ộL6ố*Lải Phóng, Q Hai Bà Trưng, Hà NộL TỪ KHOÁ Hạt vi cầu rỗng từ tro bay %ê tông nhẹ %ê tơng nhẹ chịu lực TĨM TẮT %jLEiRQj\WUuQKEj\NếWTXảQJKLrQFứXVửGụQJFiFKạWYLFầXUỗQJWừWURED\FzQJọLOjKạWFHQRVSKHUH )$& WKD\WKếPộWSKầQKRặFKRjQWRjQFốWFốWOLệXQKỏtrong bê tông đểFKếWạRORạLErW{QJQKẹFKịX OựFYớLNKối lượQJWKểWtFK /77 WURQJNKRảQJWừ1300 đếQNJP , cường độQpQWUrQ03D &HQRVSKHUHV Cát đượFVửGụQJWKD\WKếPộWSKầQFHQRVSKHUHVởFiFWỷOệFiW)$&OjYjWKHR %ê tông nhẹ cường độ cao WKểWtFK.ếWTXảWKtQJKLệPFKRWKấ\NKLWKD\WKếFiWEởL)$&NKối lượQJWKểWtFKFủDErW{QJJLảP &ốt liệu nhẹ tương ứQJWừNJPFủDPẫXFiW[XốQJFzQNJPNKLWKD\WKếKRjQWRjQFốWOLệXFiW EằQJ)$&7X\QKLrQFiFWtQKFKất học bảQFủDErW{QJVửGụng FAC cường độnén, cường độ Xốn, mô đun đàn hồLEịJLảm, độhút nước tăng, cường độULrQJ WỷOệcường độQpQVRYớL./77 tăng đáng kể (@ Chính vậy, nghiên cứu sử dụng cenosphereVOjPYL cân khối lượng ẩm Độ hút nước phần trăm chênh lệch khối lượng nhiều so với cốt liệu nhẹ phổ biến keramzit khoảng 0,82 khối lượng mẫu khô, sau ngâm bão hịa nước 48 h để kháng nén dập hạt khoảng 15,603D>@, cao Mẫu bê tông sấy khô đến khối lượng khơng đổi 105R&YjFkQ cenosphere có lớp vỏ có khả chống thấm khí nước > @, khả 40x40x160 mm trạng thái khô theo tiêu chuẩn BS EN 1015 thước hạt chủ yếu 20m, chiều dày thành vách khoảng 1 đến P > @ Theo báo cáo số nghiên cứu hạt độ bê tông trên mẫu trụ 150x300 mm theo ASTM C469 Khối m, với hạt chủ yếu khoảng 20m, chúng +uQKThành phần hạt vật liệu JOMC 22 Tạp chí Vật liệu Xây dựng Tập 11 Số (2021) +uQK+uQKGạQJKạWFHQRVSKHUHVửGụQJWURQJQJKLrQFứX Bảng Tỷ lệ thành phần vật liệu thí nghiệm &ấSSKốL 7ỷOệFiW)$& WKHR ĐC FiW 56 56 56 4X\WUuQKWUộQ WKHRNKối lượQJ WKHRWKểWtFK 56 7ỷOệ1&.' 7KjQKSKầQ&.' WKểWtFK 56 56 Hàm lượQJ)$& Máy trộn sử dụng nghiên cứu máy trộn hành tinh / Quy trình cấp vật liệu trộn vào máy sau: Xi măngvà phụ gia khoáng đưa vào máy trộn khô khoảng phút, sau cho khoảng 70% nước trộn khoảng phút, làm cối trộn cho phụ gia siêu dẻo +30% nước lại trộn vòng 2SK~W Liều lượng PGSD điều chỉnh để hỗn hợp bê tơng đảm bảo tính 6) ;0 làm giảm lượng nước tự hệ dẫn đến tính linh động hỗn hợp bê tơng giảm Ngồi ra, đặc tính hạt FAC nên độ hút nước FAC để đạt độ ẩm bão hòa cao nhiều so với cát thể Bảng nguyên nhân quan trọng làm giảm lượng nước tự hỗn hợp. Trong trường hợp giữ cố định độ chảy xòe hỗn hợp bê tông khoảng 180mm thông số cấp phối tỷ lệ N/CKD=0YjKjP lượng CKD=750 kg/mđược giữ ngun lượng phụ gia siêu dẻo cơng tác mong muốn phải điều chỉnh tăng lên theo hàm lượng FAC hệ thể thiện .ếWTXảQJKLrQFứXYjEjQOXậQ 7tQKF{QJWiF Độ chảy hỗn hợp bê tông )$&6/:&với tỷ lệ N/CKD=0 hàm lượng phụ gia siêu dẻo cố định 0,6% thể +uQKD WURQJ+uQKE .Kối lượQJWKểWtFK Với tỷ lệ cát/FAC thay đổi từ đến 100%, tương ứng với hàm lượng FAC hỗn hợp bê tông thay đổi từ 42 đến 20% (theo thể tích) cho thấy, hàm lượng FAC hỗn hợp bê tơng tăng hỗn hợp thấy khối lượng thể tích bê tơng trạng thái khơ từ 1782 xịe Cụ thể độ chảy xịe hỗn hợp bê tông giảm mẫu đối chứng mức độ giảm tương ứng là18,3 đến 39,8% so với mẫu đối chứng (+uQK khoảng 8,8 đến 26,5% so với mẫu đối chứng thể tích FAC tăng KLTT nhỏ đạt khoảng 1312 kg/m Trong trường hợp muốn tính linh động hỗn hợp bê tơng giải thích tổng tỷ diện cách chủ yếu để giải quyết, thứ cố định tỷ lệ N/CKD cần phải bê tơng có xu hướng giảm tính cơng tác đánh giá thơng qua độ chảy 215 mm giảm xuống 180 PP Yj mm, tương ứng giảm khoảng từ 2đến 4% so với mẫu đối chứng Hiện tượng giảm hạt FAC lớn so với cát nên thay cát FAC tổng diện tích bề mặt hệ tăng lên (điều thấy độ hút nước để đạt trạng thái bão hịa khơ bề mặt FAC lớn cát) giảm xuống 1312 kg/mtrong mẫu đối chứng 2180 kg/m ) Như vậy, với tỷ lệ N/CKD =0,4 hàm lượng CKD=750 kg/mWKu giảm khối lượng thể tích bê tơng xuống mức 1312 kg/mWKuFyKDL giảm hàm lượng chất kết dính để tăng hàm lượng FAC, ngược lại cố định hàm lượng CKD cần tăng tỷ lệ N/CKD, nhiên cường độ bê tơng giảm. JOMC 23 Tạp chí Vật liệu Xây dựng Tập 11 Số (2021) 20 15 15 10 10 5 100% cát 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 Tỷ lệ cát/FAC (%vol.) (E) 0,60 0,40 0,20 0,00 100% 1.00 cát 0.80 0.60 0.40 0.20 Tỷ lệ cát/FAC (%vol.) 0.00 +uQKTính cơng tác HHBT đánh giá thơng qua độ chảy xịe Khối lượng thể tích (kg/m3) 2,40 2,20 2,00 1,80 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 KLTT 28d Thay đổi so ĐC-28d 100% 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 cát Tỷ lệ cát/FAC (%vol.) 0.00 -5 -10 -15 -20 -25 -30 -35 -40 -45 +uQKẢnh hưởng tỷ lệ FAC thay cát đến KLTT FAC SLWC Cường độQpQ Hàm lượng PGSD 0,80 Thay đổi so ĐC (%) Độ chảy xòe (mm) 25 20 % so ĐC 30 Hàm lượng PGSD (%) Độ chảy xòe 25 Thay đổi so ĐC (%) (D) Khi xét đến ảnh hưởng hàm lượng FAC đến cường độ )$& 6/:&, từ kết thí nghiệm thể +uQKcó thể thấy, tăng tỷ lệ FAC thành phần cường độ nén bê tơng có xu hướng giảm tuổi thí nghiệm 3, 7, 28 91 ngày Cụ thể với tỷ lệ FAC khảo sát từ đến 4% theo thể tích ++%7thì cường độ nén tuổi 3, 7, 28 91 ngày bê tông mẫu đối chứngtương ứngtừ 39 Yj1 MPa, giảm tương ứng với cấp phối có tỷ lệ )$&% giảm 15 Yjvới cấp phối có tỷ lệ )$&43% Điều cho thấy, hàm lượng FAC yếu tố ảnh hưởng đến cường độ nén )$&6/:&ở tuổi sớm tuổi muộn, mức độ giảm cường độ tuổi muộn thấp so với tuổi sớm Hiện hydroxyt (CH) sinh từ phản ứng thủy hóa xi măng tạo nên khoáng hydro canxi silicate (CSH) làm giảm lượng CH điều giúp cải thiện tốt vùng ITZ Tuy nhiên, tốc độ phản ứng puzolanic xảy chậm so với phản ứng thủy hóa xi măng lượng FAC hệ tăng cao dư thừa so với nồng độ CH hệ để phản ứng puzolanic tiếp tục xảy Ngoài ra, sử dụng hạt FACErW{QJ ghi nhận chứa nhiều lỗ rỗng bọt khí Điều GRFiF hạt FAC có kích thước nhỏ, làm tăng đáng kể diện tích bề mặt hệ, khả thấm ướt vật liệuthấp, trộn bê tông tăng hàm lượng khí cuối vào hỗn hợp Hiện tượng này nghiên cứu Wang>@Tăng hàm lượng bọt khí, với ciFOỗ rỗng kích thước lớn nguyên nhân làm giảm cường độ bê tông. Một thông số để đánh giá phẩm chất vật liệu thường tượng giảm cường độ )$&6/:& sử dụng FAC thay sử dụng để đánh giá cho bê tông nhẹ cường độ riêng, tỷ thích số ngun nhân chủ yếu sau Đầu tiên phải kể đến cấp phối bê tông nhẹ nghiên cứu, kết thể +uQKDFKR phần cát tự nhiên số nghiên cứu giải hạt FAC có cấu tạo dạng hình cầu vớilớp vỏ có thành phần khống aluminosilicate dạng pha thủy tinh tương đối trơn nhẵn nên vùng tiếp xúccủa chúng với đá xi măng YQJ,7= sẽ so với hạt cát tự nhiên, điều được số nghiên cứu UD>@ Việc kết dính hạt FAC phụ thuộc nhiều vào phản ứng puzolanic khống silica vơ định hình FAC với canxi số cường độ khối lượng thể tích bê tơng nhẹ Đối với thấy, cường độ riêng tuổi 28 ngày mẫu bê tơng nhẹ tăng tỷ lệ với thể tích FAC hỗn hợp bê tơng, cụ thể thể tích FAC tăng từ 20 đến 42% cường độ riêng bê tông dao động khoảng từ 36,0 đến 40,8 kPa/kgmso với mẫu đối chứng 30,5 kPa/kgm tương ứng mức độ tăng 19,9 đến 35,8% so với mẫu đối chứng. JOMC 24 60 -5 50 40 -10 30 -15 20 -20 10 100% 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 Tỷ lệ cát/FAC (%vol.) cát Cường độ nén (MPa) Cường độ nén (MPa) 70 E Rn28d %ĐC-28d Thay đổi so ĐC (%) Rn7d %ĐC-7d D 80 45 70 40 35 60 30 50 25 40 20 30 15 20 R3d R28d CĐR 10 -25 0 10 20 30 40 50 Tỷ lệ FAC/HHBT (by vol.) +uQKẢnh hưởng hàm lượng FAC đến cường độ nén FAC SLWC Cường độXốQ R7d R91d 10 Cường độ riêng (kPa/kgm3) Tạp chí Vật liệu Xây dựng Tập 11 Số (2021) Mơ đun đàn hồL Kết thí nghiệm cường độ uốn )$&6/:&với ảnh hưởng Ảnh hưởng hàm lượng FAC thay cát đến mô đun đàn tỷ lệ cát/FAC khác thể +uQKcho thấy, cường độ uốn hồi FAC SLWC tuổi 28 ngày thể +uQKD tăng tỷ lệ FAC thay cát tự nhiên tuổi 28 ngày Cường độ uốn đun đàn hồi giảm giảm0ô đun đàn hồi từ 32,7 GPa mẫu )$&SLWC tương tự cường độ nén, có xu hướng giảm mẫu đối chứng tuổi 28 ngày tương ứng 803DYj 03D với hàm lượng FAC tăng từ 20 đến 4% cường độ uốn giảm 8 đến 24ở tuổi ngày giảm 48 đến 21ở tuổi 28 ngày Hiện Có thể thấy rõ rằng, giảmhàm lượng cát/FAC KLTT giảm mơ chứa cốt liệu 100 FiW ĐC giảm xuống đến 13,*3D tương ứng với mức giảm ,7 đến 5 ,0 % tỷ lệ FAC thay cát tăng từ 0 đến 100 +uQKE So với giá trị 13,41 GPa mô đun tượng giảm cường độ uốn )$&6/:&có thể giải thích dính kết đàn hồi 28 ngày cấp phối 100% FAC (RS0) mơ đun đàn hồi bê hạt FAC tương tự với tượng giảm cường độ nén giải Mô đun đàn hồi bê tông cho phụ thuộc chủ yếu vào mô đun tuổi 28 ngày có xu hướng giảm so với tuổi ngày Điều FAC mơ đun đàn hồi bê tơng giảm phụ thuộc vào tỷ đá xi măng hạt FAC vùng ITZ tính chất bề mặt thích Tuy nhiên, thấy rằng, mức độ giảm cường độ uốn phản ứng puzolanic hạt FAC với CH hệ làm cải thiện vùng ITZ tuổi dài ngày so với tuổi sớm. -10 -15 -20 -25 -30 0.80 0.60 0.40 0.20 Tỷ lệ cát/FAC (%vol.) 0.00 chủ yếu khoảng đến *3Dtương ứng với cường độ nén khoảng 46đến 0SD>@ Giá trị thấp so với -5 100% 1.00 cát +uQKCường độ uốn FAC SLWC với hàm lượng FAC khác nhau lệ FAC thay cát.Kết thí nghiệm cho thấy, việc sử dụng kết hợp FAC cát cải thiện đáng kể mức độ giảm mô đun đàn hồi dụng FACvới vai trị làm cốt liệughi nhận mơ đun đàn hồi bê tông Thay đổi so ĐC (%) Cường độ uốn (MPa) 10 đàn hồi cốt liệu, FAC hạt cầu rỗng, nên thay cát bê tông sử dụng cốt liệu FAC Các nghiên cứu bê tông sử Ru7d Ru28d % so ĐC-7d % so ĐC-28d 12 tông tăng 9,5% đến 59,3% tỷ lệ cát/FAC tăng từ 20 đến 100 kết mô đun sử dụng kết hợp FAC với cát nghiên cứu này Độhút nướF Kết thí nghiệm độ hút nước FAC SLWC +uQKFKR thấy, độ hút nước bê tông giảm tăng tỷ lệ cát/FAC từ đến 100 Độ hút nước bê tông tuổi 28 ngày mẫu đối chứng từ 4,6 % tăng lên 7,0 6,2% mẫu bê tông chứa 100% FAC (S0) theo thể tích, tương ứng với mức tăng độ hút nước mức 52,5 41,2% tuổi 28 ngày tương ứng Hiện tượng tăng độ hút nước FAC SLWC khi tăng hàm lượng FAC thành phần giải thích hạt FAC có khả hấp thụ nước lớn hạt cát Theo kết nghiên cứu Barbare >@thì hạt FAC trang thái cân ẩm hấp thụ lượng nước lớn khoảng18 lần so với cát, cấu trúc xốp JOMC 25 Tạp chí Vật liệu Xây dựng Tập 11 Số (2021) với bê tông thông thường Ngồi ra, tăng hàm lượng bọt khí bê tơng E 25 20 1,500 15 1,000 10 0,500 0,000 Tỷ lệ cát/FAC (%vol.) 25 20 -30 15 -40 10 -50 -60 30 500 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 +uQKMô đun đàn hồi FAC HSLWC Hp7d Hp28d % ĐC-7d % ĐC-28d Tỷ lệ cát/FAC (%vol.) 50 Hút nước (%) 40 30 20 10 100% 1.00 cát 0.80 0.60 0.40 0.20 Tỷ lệ cát/FAC (%vol.) 0.00 +uQKĐộ hút nước toàn phần FAC SLWC với hàm lượng FAC khác nhau Kết luận Nghiên cứu phát triển hệ bê tông nhẹ chịu lực sử dụng FHQRVSKHUH )$&SLWC) sở sử dụng cốt liệu hỗn hợp FAC cát tự nhiên tỷ lệ cát/FAC 20đến % theo thể tích, với chất kết dính xi măng OPC kết hợp với 10% SF thực hiện7K{QJ qua nghiên cứu xác định số tính chất FAC SLWC, số kết luận cho phép rút sau: 6ử dụng FAC từ tro bay nhà máy nhiệt điện thay toàn phần cát có khả chế tạo loại bê tông nhẹ đáp ứng yêu cầu lý bê tông nhẹ cho kết cấuchịu lựcvới độ hút nước thấp cường độ riêng lớn bê tông thường Với cấp phốiFAC SLWC nghiên cứu nàyErW{QJ nhẹ với tỷ lệ cát/FAC khoảng 20đến % (tương ứng với thể 60 -70 Thay đổi so ĐC (%) 30 Mđh7d Mđh28d % so ĐC-7d -10 % so ĐC-28d -20 35 Mô đùn đàn hồi (GPa) Mđh7d 2,500 Mđh28d KLTT-28d 2,000 35 6/:& KLTT (g/cm3) D Mô đùn đàn hồi (GPa) sử dụng FAC là nguyên nhân tăng độ hút nước FAC Thay đổi so ĐC (%) chúng Chính vậy, bê tông chứa FAC hấp thụ lượng nước lớn so WtFKFAC từ 2đến FKR./77khô bê tông khoảng 1312 đến 1782NJP, cường độ nén khoảng 535 đến 641 MPa, cường độ uốn 7đến 2 MPa, độ hút nước 4đến %, cường độ riêng 36 đến N3DNJPở tuổi 28 ngày Sử dụng FAC kết hợp với cát cho chế tạo FAC SLWC có hiệu cải thiện cường độ nén, đặc biệt nâng cao cường độ uốn mô đun đàn hồi FAC SLWC so với việc sử dụng cốt liệu Oj )$&Mức độ cải thiện cường độ uốn, mô đun đàn hồi tăng tương ứng với tỷ lệ cátthay )$& /ờLFảm ơn: 1JKLrQFứu đượFWjLWUợEởL%ộ.KRDKọFYj&{QJQJKệWURQJ NKX{QNKổđềWjLPmVốNĐT.7158 JOMC 26 Tạp chí Vật liệu Xây dựng Tập 11 Số (2021) 7jLOLệXWKDPNKả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–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–FRQFUHWH FRPSRVLWH PDWHULDO &HPHQW DQG &RQFUHWH 5HVHDUFK YROQRSS JOMC 27 ... sử dụng cho chế tạo đất sét, đá phiến sét, phiến sét nung phồng nở Ưu điểm loại cốt liệu chế tạo hạt cốt liệu với kích thước theo mong muốn từ cốt liệu lớn đến cốt liệu nhỏ Các hạt cốt liệu nhẹ. .. hồi bê tông sử dụng FAC, nghiên cứu sử dụng kết hợp cốt liệu đặc cát tự nhiên với FAC với vai trò cốt liệu cho chế tạo loại bê tông nhẹ chịu lực (FAC SLWC)Bài báo trình bày kết nghiên cứu số... với loại cốt liệu nhẹ phổ biến nay, dụng hạt vi cầu rỗng từ tro bay FHQRVSKHUH(FAC) quan tâm cốt liệu, ví dụ mức giới hạn khoảng03Dvới cốt liệu nhẹ Dmax cường độ bê tông chế tạo ổn định