Sử dụng xỉ thép làm cốt liệu nhỏ cho vữa xi măng portland

MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài Tính cấp thiết đề tài Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Khách thể, đối tượng Giả thuyết khoa học Nhiệm vụ nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu 10 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 11 Một số cơng trình sử dụng xỉ thép làm cốt liệu nhỏ TỔNG QUAN TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA VỮA XI MĂNG VỀ VÀ ỨNG DỤNG CỦA XỈ THÉP TRONG LĨNH VỰC XÂY DỰNG Tính chất học vữa xi măng 1.1.1 Thành phần, cấu trúc phân loại xi măng 1.1.2 Tính chất học vữa xi măng 1.1.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ vữa xi măng 10 Tổng quan xỉ thép ứng dụng xỉ thép xây dựng 10 1.2.1 Tổng quan xỉ thép 10 1.2.2 Ứng dụng xỉ thép xây dựng 12 1.2.3 Vai trò xỉ thép tới phát triển bền vững 12 CƠ SỞ LÝ LUẬN 13 Khái niệm vật liệu vữa xi măng 13 Thành phần vật liệu chế tạo vữa xi măng Portland 13 2.2.1 Cát (Cốt liệu nhỏ) 13 2.2.2 Xi măng Portland 13 2.2.3 Xỉ thép 13 2.2.4 Nước 15 Đặc điểm, tính chất vữa xi măng Portland 16 2.3.1 Đặc điểm 16 Ưu điểm, nhược điểm vữa xi măng Portland 16 Các ứng dụng vữa xi măng Portland 16 Các tiêu thí nghiệm vữa xi măng Portland 16 2.6.1 Độ sụt 16 2.6.2 Cường độ 17 Ảnh hưởng hàm lượng tính chất cốt liệu đến tính chất vữa xi măng Portland 18 Tiêu chuẩn áp dụng 18 2.8.1 TCVN 3121:2003 - Vữa xây dựng - Phương pháp thử 18 2.8.2 Phần 11: Xác định cường độ uốn nén vữa đóng rắn 19 2.8.3 Phạm vị áp dụng 19 2.8.4 Tiêu chuẩn viện dẫn 19 2.8.5 Nguyên tắc 19 2.8.6 Thiết bị dụng cụ thử: 19 2.8.7 Cách tiến hành 21 2.8.8 Tính kết 21 2.8.9 Báo cáo thử nghiệm 23 THỰC TRẠNG VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 24 Thực trạng xỉ thép nhà máy sản xuất thép 24 3.1.1 Về tình hình sản xuất thép sản sinh lượng lớn xỉ thép 24 3.1.2 Công nghệ xử lý xỉ thép tạo từ nhà máy sản xuất thép 26 Thực trạng việc ứng dụng đặc tính xỉ thép việc chế tạo vữa xây dựng 27 3.2.1 Nước 27 3.2.2 Trong nước 30 Thực trạng tình hình nghiên cứu ứng dụng xỉ thép sinh viên trường ĐH SPKT 30 3.3.1 Kết khảo sát từ sinh viên trường: 30 3.3.2 Ý nghĩa việc khảo sát 35 NGHIÊN CỨU TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM 36 Cơng tác chuẩn bị 36 4.1.1 Chuẩn bị vật liệu thiết bị 36 4.1.2 Xác định thành phần hạt cát 41 4.1.3 Xác định thành phần cấp phối 43 Công tác đúc mẫu 44 4.2.1 Chuẩn bị vật liệu trộn vữa 44 4.2.2 Đúc bảo dưỡng 44 a) Thí nghiệm uốn mẫu 45 4.2.3 Cường độ chịu nén 51 Đánh giá kết quả: 54 KẾT LUẬN 55 Kết luận chung: 55 Kiến nghị 55 Ý nghĩa nghiên cứu: 56 Hướng nghiên cứu tiếp 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình 1 Sân vận động Colonial Melboune Hình 2.Hầm nối sân bay syney Hình 1:Sơ đồ thí nghiệm uốn mẫu 17 Hình 2: Mẫu khuôn 20 Hình : Sơ đồ uốn 20 Hình 1: Cơng nghệ sản xuất thép 24 Hình 2: Xỉ thép sản xuất từ lò điện hồ quang 26 Hình 3: Cơng nghệ xử lý xỉ thép 26 Hình 1: Mẫu xi măng Portland 36 Hình 2: Mẫu cát sau ray làm 36 Hình 3: Xỉ thép 37 Hình 4:Mẫu nước dùng để trộn vữa 37 Hình 5: Ván khn(40x40x160)mm 38 Hình 6: Máy trộn vữa cối đựng 39 Hình : Bàn dằn điện 39 Hình : Máy nén uốn vữa xi măng 40 Hình 9: Cân điện tử+ dụng cu đong đo vật liệu trộn vữa 41 Hình 10: Mẫu vữa sau dưỡng hộ 44 Hình 11: Hướng dẫn sử dụng máy nén uốn 45 Hình 12: Mẫu vữa sau uốn 46 Hình 13: Mẫu vữa sau nén 47 Hình 14: Màn hình kết sau uốn mẫu vữa 47 Hình 15: Màn hình kết sau nén mẫu vữa 48 Hình 16: Biểu đồ cường độ chịu uốn mẫu thí nghiệm theo thời gian dưỡng hộ 49 Hình 17: Biểu đồ cường độ chịu uốn mẫu thí nghiệm theo phần trăm thay xỉ thép 50 Hình 18: Biểu độ cường độ chịu nén mẫu thí nghiệm theo thời gian dưỡng hộ 52 Hình 19: Biểu đồ cường độ chịu nén mẫu thí nghiệm theo phần trăm thay xỉ thép 53 MỤC LỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: Các tiêu chất lượng vữa tươi Bảng 2: Mác vữa cường độ chịu nén tuổi 28 ngày đêm dưỡng hộ điều kiện chuẩn (t=20oC, w>95%) Bảng 1: Thành phần hóa học xỉ thép 14 Bảng 2: Tính chất lý xỉ thép 15 Bảng 3: Thời gian dưỡng hộ 21 Bảng 1: : Thành phần cấp phối vữa xi măng 44 Bảng 2: Kết thí nghiệm cường độ chịu uốn 48 Bảng 3: Sự biến thiên cường độ chịu uốn mẫu có xỉ thép thay phần xi măng so với mẫu đối chứng 49 Bảng 4: Kết thí nghiệm cường độ chịu nén 51 Bảng 5: Sự biến thiên cường độ chịu nén mẫu có xỉ thép thay phần xi măng so với mẫu đối chứng 52 MỞ ĐẦU Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài - Trong nước: + Kết nghiên cứu TS Trần Văn Miền [1] cho thấy, hàm lượng nhựa hấp phụ dung trọng bê tông nhựa cốt liệu xỉ thép cao đáng kể so với bê tông nhựa cốt liệu đá dăm Xu hướng cho cốt liệu hạt mịn cốt liệu hạt trung sử dụng cho bê tông nhựa Nghiên cứu rằng, độ ổn định cường độ chịu nén bê tông nhựa cốt liệu xỉ thép cao bê tông nhựa cốt liệu đá dăm + Nghiên cứu Công ty TNHH Vật Liệu Xanh [2] cho thấy, xỉ thép có độ cứng, độ ma sát khả chống mài mịn cao, cịn số bong tróc thấp nhiều so với đá Bề mặt xỉ thô, nhám độ pH cao, dao động từ 10 - 11 nên có độ dính bám tốt với nhựa đường Tuy nhiên, xỉ thép có khối lượng riêng lớn 20% so với đá khả hút nước cao đá - Ngoài nước: + Thiên cứu khả ứng dụng xỉ thép cho móng đường cần thiết Nghiên cứu Rohde đồng nghiệp năm 2003 [4], xỉ thép có khả ổn định tác động nước cao trương nở Tuy nhiên, môđun đàn hồi xỉ thép bảo quản môi trường ẩm cao, lên tới 500MPa, cao đá dăm tự nhiên [3], [4] Điều chứng tỏ xỉ thép dùng làm móng đường xử lý ẩm để giảm độ trương nở thể tích [4] [1]Trần Văn Miền, Công ty TNHH Lê Phan (2011), Sử dụng xỉ thép làm cốt liệu thay đá dăm làm bê tông asphalt ứng dụng làm lớp áo đường cơng trình giao thông, Đề tài khoa học công nghệ cấp TP Hồ Chí Minh [2] Cơng ty TNHH Vật Liệu Xanh (2012), Dự án đầu tư nhà máy sản xuất vật liệu xây dựng từ xỉ lò điện hồ quang Khu công nghiệp Phú Mỹ I, huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu [3] H Qasrawi (2014), The use of steel slag aggregate to enhance the mechanical properties of recycled aggregate concrete and retain the environment, Construction and Building Materials 54 298-304 [4] L Rohde, W P Nunez and J A P Ceratti (2003), Electric Arc Furnace Steel Slag, Transportation Research Record 1819, Transportation Research Board, Washington, D.C pp 201-207 Tính cấp thiết đề tài Cốt liệu có nguồn gốc từ tự nhiên thành phần chủ yếu sản xuất bê tông, vữa Cát sông thường sử dụng để làm cốt liệu nhỏ cho hỗn hợp bê tông vữa Loại vật liệu ngày khan nhu cầu lớn việc khai thác gây ảnh hưởng xấu tới môi trường an sinh xã hội Dự án phương pháp sử dụng cốt liệu “xỉ lò cao – phế thải công nghiệp luyện gang thép” để thay phần hoàn toàn thay cốt liệu đem lại nguồn lợi lớn kinh tế, góp phần bảo vệ mơi trường tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên Đây giải pháp cần thiết cho phát triển vững mạnh cơng nghiệp xây dựng nói riêng phát triển đất nước nói chung Lý chọn đề tài Tình trạng sạt lở Đồng sông Cửu Long diễn biến ngày phức tạp dọc theo tuyến sông Tiền, sông Hậu, sông Vàm Cỏ Đơng, Vàm Cỏ Tây, nhánh sơng bờ biển, gây nhiều thiệt hại Chỉ tháng đầu năm 2020, TP.Cần Thơ xảy 17 vụ sạt lở (tăng gần gấp đôi so với kỳ năm 2019) với tổng chiều dài 1.000m, ảnh hưởng đến 37 nhà; có bị sạt hoàn toàn, thiệt hại tài sản 12 tỉ đồng Còn huyện Châu Thành, tỉnh Hậu Giang, ngày 28/5/2020 xảy điểm sạt lở đất bờ sông tuyến kênh Cái Muồng, Cái Đơi Mái Dầm Trong đó, Mái Dầm tuyến nguy cao, thường xuyên bị sạt lở hai bên bờ sông, gây ảnh hưởng lớn đến đời sống, lại người dân năm Theo thống kê, trung bình năm, xói lở làm khoảng 300 đất, rừng ngập mặn ven biển tỉnh ĐBSCL Tình trạng sạt lở khơng diễn mùa mưa mà xuất mùa khơ, từ tuyến sơng đến hệ thống kênh, rạch với mức độ ngày nhiều nguy hiểm Nắm bắt vấn đề xuất từ thực trạng diễn ngày xung quanh Nhóm bắt đầu tìm hiểu xác định nguyên nhân dẫn đến sạt lỡ chủ yếu tình trạng khai thác cát sơng – nguồn ngun liệu thiếu hoạt động xây dựng Với mong muốn góp phần làm hạn chế diễn biến xấu diễn năm, nhóm nghiên cứu định tìm ngun liệu thay cát sơng, xỉ thép thành phần thu thập trình sản xuất thép Đóng vai trị cốt liệu nhỏ vữa xi măng Portland thành phần quan trọng tương lai góp phần bảo vệ mơi trường, nhờ tái chế vật liệu bỏ thay nguyên liệu dần cạn kiệt Cát sông cốt liệu có nguồn gốc từ tự nhiên thành phần chủ yếu sản xuất bê tông, vữa Cát sông thường sử dụng để làm cốt liệu nhỏ cho hỗn hợp bê tông vữa Loại vật liệu ngày khan nhu cầu lớn việc khai thác gây ảnh hưởng xấu tới môi trường an sinh xã hội Dự án phương pháp sử dụng cốt liệu “xỉ lò cao – phế thải công nghiệp luyện gang thép” để thay phần hoàn toàn thay cốt liệu đem lại nguồn lợi lớn kinh tế, góp phần bảo vệ mơi trường tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên Đây giải pháp cần thiết cho phát triển vững mạnh cơng nghiệp xây dựng nói riêng phát triển đất nước nói chung Mục tiêu nghiên cứu Tìm loại vật liệu có đủ tính chất để thay phần toàn thành phần cát sông sản xuất vữa bê tông Giảm thiểu lượng khai thác cát tái chế chất thải ngành công nghiệp sản xuất thép Giảm giá thành sản xuất vữa góp phần bảo vệ mơi trường Khách thể, đối tượng Đối tượng nghiên cứu:  Vật liệu thay cốt liệu nhỏ xây dựng – xỉ thép  Vữa xi măng Portland sau phối trộn với vật liệu thay  Độ bề khả chịu lực vữa sử dụng vật liệu thay Khách thể nghiên cứu:  Cát sông sử dụng vữa xây dựng  Quy trình sản xuất vữa pha trộn xỉ thép xây dựng Giả thuyết khoa học Việc sử dụng vật liệu xỉ thép tương lai thay vật liệu ngày cạn kiệt cát sông Sử dụng xỉ thép nhằm hạn chế khai thác tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ môi trường tiết kiệm lượng Tính phổ biến rộng rãi việc thay vật liệu tự nhiên xu hướng tương lai Chất lượng sản phẩm vữa tạo từ xỉ thép có độ bền cao Nhiệm vụ nghiên cứu Tìm loại vật liệu thay thành phần chế tạo vữa xây dựng Tìm vật liệu thay cát sơng cải thiện môi trường Dùng xỉ thép thay cát sản xuất vữa xây dựng Phạm vi nghiên cứu Khơng gian: phịng thí nghiệm vật liệu xây dựng trường đại học Sư phạm kỹ thuật Tp HCM Thời gian: thí nghiệm đánh giá cường độ nén – uốn vữa đến 56 ngày Nội dung nghiên cứu:  Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng xỉ thép thay cốt liệu nhỏ đến tính chất học vữa xi măng Portland (0%, 20%, 40%, 60%, 80%, 100% )  Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng xỉ thép thay cốt liệu nhỏ đến độ co ngót cữa xi măng Portland điều kiện phịng thí nghiệm Phương pháp nghiên cứu _ Phương pháp thực nghiệm: + Nghiên cứu lý thuyết đặc tính lý xỉ thép ứng dụng xỉ thép lĩnh vực xây dựng + Thực thí nghiệm xác định cường độ vữa xi măng dựa tiêu chuẩn TCVN 3121-2003, ‘Vữa xây dựng – Phương pháp thử’  Mục đích: lấy số liệu thơ để tính tốn _ Phương pháp phân tích tổng hợp: + Phân tích thảo luận kết thí nghiệm + Đánh giá ảnh hưởng tỷ lệ thành phần xỉ thép thay cát đến phát triển cường độ chịu uốn, chịu nén vữa xi măng  Mục đích: so sánh cường độ vữa truyền thống vữa xỉ thép 10 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Ý nghĩa khoa học:  Xác định ảnh hưởng tỷ lệ xỉ thép thay cát đến phát triển cường độ chịu uốn nén vữa xi măng, đưa kết luận sử dụng xỉ thép thay phần cát  Bằng cách tiến hành thực nghiệm phương pháp clinker hóa xỉ thép mơ theo kỹ thuật xử lý nhiệt xỉ hạt lò cao, kết thu khả cải thiện tính thủy lực clinker xi-măng xỉ thép EAF chưa thể so sánh với xỉ GBFS Phân tích thành phần khống FTIR xi-măng xỉ thép bước đầu cho thấy có mặt khống C2S C3S, tương tự xi-măng Portland Các đặc trưng thủy hóa khác xi-măng xỉ khơng thể đáp ứng tiêu chuẩn xi-măng thông thường, nhiên bước đầu mẫu xi-măng xỉ biểu tính đóng rắn cường độ chịu lực yếu Những nghiên cứu sâu chế độ nung điều kiện làm nguội cho mục tiêu chế tạo loại xi-măng xỉ thép dự kiến sau  Làm tiền đề cho nghiên cứu phát triển sau Ý nghĩa thực tiễn:  Tiết kiệm nguyên liệu thô sản xuất xi măng  Giảm thải khí CO2 từ nhà máy sản xuất xi măng Bảng 1: : Thành phần cấp phối vữa xi măng % Xỉ thép Xi măng (g) Cát (g) Nước (g) Xỉ thép (g) Tổng KL(g) 0% 463 1273 208 1944 20% 476 1047 214 262 1998 40% 489 808 220 538 2055 60% 504 554 227 831 2116 80% 519 285 234 1142 2180 100% 535 241 1472 2248 Công tác đúc mẫu 4.2.1.Chuẩn bị vật liệu trộn vữa Khối lượng vật liệu cho mẻ trộn xác định Bảng 3.1 4.2.2.Đúc bảo dưỡng Các nhóm mẫu sau đúc bảo dưỡng mơi trường nước Hình 10: Mẫu vữa sau dưỡng hộ 44 Trước uốn nén mẫu sinh viên đọc hướng dẫn sử dụng máy Hình 11: Hướng dẫn sử dụng máy nén uốn a) Thí nghiệm uốn mẫu Lấy mẫu bảo dưỡng nhóm lắp vào gá uốn Mặt tiếp xúc với gối uốn mặt bên tiếp xúc với thành khuôn tạo mẫu Tiến hành uốn mẫu với tốc độ tăng tải từ 10N/s – 50N/s mẫu bị phá huỷ Ghi lại tải trọng phá huỷ lớn 45 Hình 12: Mẫu vữa sau uốn b) Thí nghiệm nén mẫu Mẫu thí nghiệm nén 12 nửa viên mẫu gãy sau thí nghiệm uốn Đặt nén vào thớt nén máy nén, sau đặt mẫu vào nén, cho hai mặt mẫu tiếp xúc với nén mặt tiếp xúc với thành khuôn tạo mẫu Nén mẫu với tốc độ tăng tải từ 100N/s – 300N/s mẫu bị phá huỷ Ghi lại tải trọng phá huỷ lớn 46 Hình 13: Mẫu vữa sau nén Hình 14: Màn hình kết sau uốn mẫu vữa 47 Hình 15: Màn hình kết sau nén mẫu vữa Sau tiến hành đo đạc sinh viên thu đuọc bảng kết quả: Bảng 2: Kết thí nghiệm cường độ chịu uốn Cường độ chịu uốn (Mpa) theo thời Mẫu gian dưỡng hộ (ngày) TT % thay 28 56 0% 4.689 7.562 8.412 8.845 20% 3.741 6.543 8.567 9.255 40% 3.487 6.823 9.023 9.125 60% 4.261 5.741 7.563 8.012 80% 2.987 5.123 7.145 7.512 100% 2.878 4.015 6.345 7.024 48 Bảng 3: Sự biến thiên cường độ chịu uốn mẫu có xỉ thép thay phần xi măng so với mẫu đối chứng Cường độ chịu nén (Mpa) theo thời Mẫu gian dưỡng hộ (ngày) TT % thay 28 56 0% 0.00 0.00 0.00 0.00 20% -20.22 -13.48 1.84 4.64 40% -25.63 -9.77 7.26 3.17 60% -9.13 -24.08 -10.09 -9.42 80% -36.30 -32.25 -15.06 -15.07 100% -38.62 -46.91 -24.57 -20.59 Cường độ chịu uốn (Mpa) 10 0% 20% 40% 60% 80% 100% 28 56 Thời gian dưỡng hộ (ngày) Hình 16: Biểu đồ cường độ chịu uốn mẫu thí nghiệm theo thời gian dưỡng hộ 49 Biểu đồ thể hiện: - Sự phát triển cường độ chịu uốn mẫu thí nghiệm tăng mạnh từ đến 28 - - ngày tuổi, sau tăng nhẹ đến ngày 56, thể qua độ dốc đồ thị Cường độ chịu uốn mẫu có hàm lượng thay xỉ thép M2 (20%), M3 (40%) phát triển vượt cường độ chịu uốn mẫu đối chứng M1 (0%) Ở ngày 28 cao 1.8% (M2), 7.2% (M3), ngày 56 cao 4.63% (M2), 3.16% (M3) so với mẫu đối chứng Cường độ chịu uốn mẫu lại nhỏ so với mẫu đối chứng tất ngày tuổi, mẫu có hàm lượng thay xỉ thép M6 (100%) nhỏ 10 Cường độ chịu uốn (Mpa) 28 ngày 56 ngày 0 20 40 60 80 Phần trăm thay xỉ thép (%) 100 Hình 17: Biểu đồ cường độ chịu uốn mẫu thí nghiệm theo phần trăm thay xỉ thép Biểu đồ thể hiện: - Nhìn chung, cường độ chịu uốn mẫu có xu hướng giảm theo hàm lượng thay xỉ thép tăng theo thời gian dưỡng hộ - Ở ngày tuổi, mẫu có hàm lượng xỉ thép thay thế, mẫu M4 (60%) có cường độ chịu uốn cao 4.261Mpa, nhỏ mẫu đối chứng 10.06% 50 - Ở ngày tuổi, mẫu có hàm lượng xỉ thép thay thế, mẫu M3 (40%) có cường độ chịu uốn cao 5.741Mpa, nhỏ mẫu đối chứng 31.73% - Trong giai đoạn 7-28 ngày tuổi, cường độ chịu uốn mẫu đốii chứng phát triển chậm lại, mẫu M2 (20%), M3 (40%) tiếp tục phát triển mạnh, tiến gần vượt cường độ chịu uốn mẫu đối chứng Ở 28 ngày tuổi, mẫu có hàm lượng xỉ thép thay thế, mẫu M3 (40%) có cường độ chịu uốn cao 9.023Mpa cao mẫu đối chứng 7.2% - Trong giai đoạn 28-56 ngày tuổi, cường độ chịu uốn tất mẫu phát triển chậm lại tăng không đáng kể Ở 56 ngày tuổi, mẫu có hàm lượng xỉ thép thay thế, mẫu M2 (20%) có cường độ chịu uốn cao 9.255Mpa cao mẫu đối chứng 4.63% 4.2.3.Cường độ chịu nén Bảng 4: Kết thí nghiệm cường độ chịu nén Sự biến thiên cường độ chịu uốn Mẫu mẫu có xỉ thép thay so với mẫu đối chứng (%) TT % thay 28 0% 20.361 28.32 30.789 32.214 20% 12.458 26.325 30.344 31.033 40% 16.453 23.365 31.25 60% 13.254 22.541 27.245 28.325 80% 10.236 20.392 26.354 28.361 100% 6.328 16.236 20.369 21.254 51 56 34.562 Bảng 5: Sự biến thiên cường độ chịu nén mẫu có xỉ thép thay phần xi măng so với mẫu đối chứng Sự biến thiên cường độ chịu nén mẫu Mẫu có xỉ thép thay so với mẫu đối chứng (%) TT % thay 28 56 0% 0.00 0.00 0.00 0.00 20% -38.81 -7.04 -1.45 -3.67 40% -19.19 -17.50 1.50 7.29 60% -34.90 -20.41 -11.51 -12.07 80% -49.73 -27.99 -14.40 -11.96 100% -68.92 -42.67 -33.84 -34.02 Cường độ chịu nén (Mpa) 40 35 30 0% 25 20% 20 40% 15 60% 80% 10 100% 0 28 Thời gian dưỡng hộ (ngày) 56 Hình 18: Biểu độ cường độ chịu nén mẫu thí nghiệm theo thời gian dưỡng hộ 52 Biểu đồ thể hiện: - Sự phát triển cường độ chịu nén mẫu thí nghiệm tăng mạnh từ đến 28 ngày tuổi, sau tăng nhẹ đến ngày 56, thể qua độ dốc đồ thị - Cường độ chịu nén mẫu có hàm lượng thay xỉ thép M3 (40%) phát triển vượt cường độ chịu nén mẫu đối chứng M1 (0%), ngày 28 cao 1.49%, ngày 56 cao 7.28% - Cường độ chịu nén mẫu lại nhỏ so với mẫu đối chứng tất ngày tuổi, mẫu có hàm lượng thay xỉ thép M6 (100%) nhỏ 40 Cường độ chịu uốn (Mpa) 35 30 25 ngày 20 ngày 28 ngày 15 56 ngày 10 0 20 40 60 80 Phần trăm thay xỉ thép (%) 100 Hình 19: Biểu đồ cường độ chịu nén mẫu thí nghiệm theo phần trăm thay xỉ thép Biểu đồ thể hiện: - Nhìn chung, cường độ chịu nén mẫu có xu hướng giảm theo hàm lượng thay xỉ thép tăng theo thời gian dưỡng hộ 53 - Ở ngày tuổi, mẫu có hàm lượng xỉ thép thay thế, mẫu M3 (40%) có cường độ chịu nén cao 16.453Mpa, nhỏ mẫu đối chứng 23.75% - Ở ngày tuổi, mẫu có hàm lượng xỉ thép thay thế, mẫu M2 (20%) có cường độ chịu nén cao 23.365Mpa, nhỏ mẫu đối chứng 21.2% - Trong giai đoạn 7-28 ngày tuổi, cường độ chịu nén mẫu đối chứng phát triển chậm lại, mẫu M2 (20%), M3 (40%) tiếp tục phát triển mạnh, tiến gần vượt cường độ chịu nén mẫu đối chứng Ở 28 ngày tuổi, mẫu có hàm lượng xỉ thép thay thế, mẫu M3 (40%) có cường độ chịu nén cao 31.250Mpa cao mẫu đối chứng 1.49% - Trong giai đoạn 28-56 ngày tuổi, cường độ chịu nén tất mẫu phát triển chậm lại tăng không đáng kể Ở 56 ngày tuổi, mẫu có hàm lượng xỉ thép thay thế, mẫu M3 (40%) có cường độ chịu nén cao 34.562Mpa so mẫu đối chứng 7.28% Đánh giá kết quả: Bằng nghiên cứu sở lý thuyết cấp phối, phương pháp phối trộn, lý thuyết gia cố vật liệu nghiên cứu thí nghiệm phịng thiết kế, quy hoạch đầy đủ, phân tích thống kê tin cậy rút nhận xét kết luận sau: - Các mẫu có hàm lượng xỉ thép thay cát lớn 60% cho kết không khả quan mặt chịu lực, việc thay nhiều xỉ thép làm giảm khả chịu lực so với mẫu đúc với cốt liệu thông thường - Các mẫu có hàm lượng xỉ thép thay cát từ 20-40% cho kết mặt chịu lực xấp xỉ cao so với mẫu đúc với cốt liệu thông thường đạt đủ ngày tuổi (56 ngày 54 KẾT LUẬN Kết luận chung: Bằng nghiên cứu sở lý thuyết cấp phối, phương pháp phối trộn, lý thuyết gia cố vật liệu nghiên cứu thí nghiệm phịng thiết kế, quy hoạch đầy đủ, phân tích thống kê tin cậy rút nhận xét kết luận sau: - Khi hàm lượng thay xỉ thép tăng lên cường độ mẫu giảm - Cường độ mẫu thí nghiệm phát triển chậm giai đoạn từ 0-7 ngày tuổi, có cường độ thấp so với mẫu đối chứng, sau cường độ mẫu thí nghiệm phát triển mạnh tiến gần (giai đoạn 7-28 ngày tuổi) vượt cường độ mẫu đối chứng giai đoạn 28-56 ngày tuổi - Các mẫu có hàm lượng xỉ thép thay cát lớn 60% cho kết không khả quan mặt chịu lực, việc thay nhiều xỉ thép làm giảm khả chịu lực so với mẫu đúc với cốt liệu thông thường - Các mẫu có hàm lượng xỉ thép thay cát từ 20-40% cho kết mặt chịu lực xấp xỉ cao so với mẫu đúc với cốt liệu thông thường đạt đủ ngày tuổi (56 ngày) Kiến nghị Trên sở tổng quan tình hình nghiên cứu ứng dụng xỉ thép Việt Nam giới, tác giả rút số kết luận sau:  Xỉ thép hoàn tồn đáp ứng u cầu để sử dụng loại vật liệu xây dựng mà không gây tác động xấu môi trường;  Xỉ thép nên sử dụng loại vật liệu địa phương nhằm đảm bảo hiệu kinh tế, vận chuyển xỉ thép xa, giá thành cao dùng vật liệu đá tự nhiên; 55  Cần có nhiều nghiên cứu vật liệu xỉ thép, đặc biết thí nghiệm trường để có sở tổng quát tin cậy việc ứng dụng loại vật liệu vào thực tế;  Để xỉ thép áp dụng rộng rãi, cần xây dựng sớm ban hành hệ thống tiêu chuẩn việc sử dụng xỉ thép, trọng vào vấn đề xác định thành phần hóa học xỉ thép, đảm bảo xỉ thép khơng có chứa chất gây hại cho mơi trường người  Nên sử dụng xỉ thép để thay phần xi măng trình tạo vữa xi măng Xỉ thép dùng chế tạo vữa xi măng giảm nhiều kinh phí để xử lý loại phế thải công nghiệp, hạn chế việc ô nhiễm môi trường xỉ thép gây ra; đồng thời, hạn chế việc sử dụng cát tức hạn chế việc khai thác tài nguyên, hạn chế việc ô nhiễm mơi trường q trình sản xuất xi măng  Các mẫu vữa có hàm lượng xỉ thép phù hợp với công vữa đáp ứng đủ yêu cầu cường độ độ bền Cần đẩy mạnh mức độ sử dung xỉ thép vữa xi măng khỏi quy mơ phịng thí nghiệm ứng dụng cao thực tế Ý nghĩa nghiên cứu: - Nghiên cứu phần giúp làm thay đổi suy nghĩ người vật liệu tưởng chừng bỏ sử dụng thay phần xi măng, bảo vệ môi trường tự nhiên - Tuy nhiên nghiên cứu chưa thể giúp đánh giá việc sử dụng xỉ thép làm phụ gia có gây tác hại sử dụng lâu dài ngồi thực tế hay khơng - Việc thực nghiên cứu góp phần mở thêm hướng phát triển khác tìm phụ liệu giúp đảm bảo cường độ xi măng bảo vệ môi trường như: tro trấu, tro bay,… Hướng nghiên cứu tiếp  Nghiên cứu thực nghiệm trường để đánh giá giải pháp phối trộn xỉ thép vữa xây dựng ngồi cơng trường 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO ASTM A820-01, “Sợi thép cho bê tông Yêu cầu kỹ thuật” TCVN 11586:2016, “Xỉ lị cao hoạt hố nghiền mịn cho bê tông vữa” TCVN 2682:2009, “Xi măng Poóclăng Yêu cầu kỹ thuật” TCVN 3106:2007, “Hỗn hợp bê tông nặng Phương pháp thử độ sụt” TCVN 3118:2012, “Bê tông nặng Phương pháp xác định cường độ nén” TCVN 7570:2006, “Cốt liệu cho bê tông vữa Yêu cầu kĩ thuật” ASTM C 1240 -00, “Standard Specification for Silica Fume Used in Cementitious Mixtures” De Larrard F, Sedran T (1994), "Optimization of ultra-high-performance concrete by the use of a packing model", Cement and Concrete Research 24(6), p 997-1009 Eng Pshtivan N Shakor, Prof.S.S Pimplikar (2011), “Glass Fiber Reinforced Concrete Use in Construction”, International Journal of Technology and Engineering System: Jan - Mach 2011,Vol.2, No.2 Hartmann J, Graybeal B (2001), "Testing of ultra-high performance concrete girders, Proc PCI annualconvention", Oct Reno NV, USA Jacques Resplendino, Jérôme Petitjean (2003), Ultra-High Performance Concrete: First Recommendations and Examples of Application, ISHPC Jones M, Zheng L, Newlands M (2002), "Comparison of particle packing models for proportioning concrete constitutents for minimum voids ratio", Materials and Structures 35(5), p 301-309 57 SỬ DỤNG XỈ THÉP LÀM CỐT LIỆU NHỎ CHO VỮA XI MĂNG PORTLAND < SV2021-67/ KHCN-QHQT-SV > GVHD: ThS Nguyễn Thanh Tú Chủ nhiệm đề tài : Ơng Văn Bình Dương Email: 17149057@student.hcmute.edu.vn Đơn vị: Khoa Đào tạo Chất lượng cao, Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Tóm tắt: Tìm hiểu tính chất lý hóa xỉ thép từ tiền hành 10 nghiên cứu khả thay phần hay hoàn toàn cát làm cốt liệu nhỏ cho vữa xi măng Portland IV KẾT LUẬN Cường độ chịu uốn (Mpa) I.ĐẶT VẤN ĐỀ Cát sông thường sử dụng để làm cốt liệu nhỏ cho hỗn hợp bê tông vữa Loại vật liệu ngày khan nhu cầu lớn việc khai thác gây ảnh hưởng xấu tới môi trường an sinh xã hội Dự án phương pháp sử dụng cốt liệu “xỉ lò cao – phế thải công nghiệp luyện gang thép” để thay phần hoàn toàn thay cốt liệu đem lại nguồn lợi lớn kinh tế, góp phần bảo vệ môi trường tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên Đây giải pháp cần thiết cho phát triển vững mạnh cơng nghiệp xây dựng nói riêng phát triển đất nước nói chung MẪU VỮA SAU KHI KHÔ 0% 20% 40% 60% 80% 100% + Lấy mẫu bảo dưỡng nhóm lắp vào gá uốn Mặt tiếp xúc với gối uốn mặt bên tiếp xúc với thành khuôn tạo mẫu Tiến hành uốn mẫu với tốc độ tăng tải từ 10N/s – 50N/s mẫu bị phá huỷ Ghi lại tải trọng phá huỷ lớn + Nghiên cứu lý thuyết đặc tính lý xỉ thép ứng dụng xỉ thép lĩnh vực xây dựng + Thực thí nghiệm xác định cường độ vữa xi măng dựa tiêu chuẩn TCVN 3121-2003, ‘Vữa xây dựng – Phương pháp thử’ II NỘI DUNGNGHIÊN CỨU + Mẫu thí nghiệm nén 12 nửa viên mẫu gãy sau thí nghiệm uốn Đặt nén vào thớt nén máy nén, sau đặt mẫu vào nén, cho hai mặt mẫu tiếp xúc với nén mặt tiếp xúc với thành khuôn tạo mẫu Nén mẫu với tốc độ tăng tải từ 100N/s – 300N/s mẫu bị phá huỷ Ghi lại tải trọng phá huỷ lớn Xỉ thép: Là phế thải công nghiệp luyện kim, làm phế phẩm trình sản xuất kim loại từ quặng sét hay q trình tinh chế kim loại khơng nguyên chất Phân Loại xỉ thép: - Xỉ thép làm lạnh chậm khơng khí, - Xỉ làm lạnh nhanh có kem theo lượng nước có hạn 28 ngày 56 ngày 0 20 40 60 Phần trăm thay xỉ thép (%) Cường độ chịu nén (Mpa) Cường độ chịu uốn (Mpa) theo thời gian dưỡng hộ (ngày) TT % thay 28 56 0% 4.689 7.562 8.412 8.845 20% 3.741 6.543 8.567 9.255 30 0% 25 20% 80% 10 100% 6.823 9.023 9.125 Thiết kế cấp phối bê tông: 4.261 5.741 7.563 8.012 5 80% 2.987 5.123 7.145 7.512 100% 2.878 4.015 6.345 7.024 Sân vận động Colonial Melboune hộ (ngày) Thời gian dưỡng 28 56 KL(g) Hình 3: Biểu đồ cường độ chịu nén mẫu thí nghiệm theo thời gian dưỡng hộ BẢNG 2:Kết thí nghiệm cường độ chịu nén 0% 463 1273 208 1944 20% 476 1047 214 262 1998 40% 489 808 220 538 2055 60% 504 554 227 831 2116 80% 519 285 234 1142 2180 TT % thay 28 56 100% 535 241 1472 2248 0% 20.361 28.32 30.789 32.214 20% 12.458 26.325 30.344 31.033 40% 16.453 23.365 31.25 34.562 60% 13.254 22.541 27.245 28.325 5 80% 10.236 20.392 26.354 28.361 100% 6.328 16.236 20.369 21.254 Sec ond Thi rd Tiến hành đúc mẫu Bảo dưỡng sau mẫu khô 40 Sự biến thiên cường độ chịu uốn mẫu có xỉ thép thay so Mẫu La st Thí nghiệm đúc, uốn mẫu với mẫu đối chứng (%) 35 Cường độ chịu uốn (Mpa) Firs t Chuẩn bị dụng cụ vật liệu đúc mẫu 60% 15 3.487 (g) 40% 20 60% Xỉ thép (g) Tổng 100 35 40% Nước (g) 80 40 măng Cát (g) ASTM A820-01, “Sợi thép cho bê tông Yêu cầu kỹ thuật” TCVN 11586:2016, “Xỉ lò cao hoạt hố nghiền mịn cho bê tơng vữa” TCVN 2682:2009, “Xi măng Poóclăng Yêu cầu kỹ thuật” TCVN 3106:2007, “Hỗn hợp bê tông nặng Phương pháp thử độ sụt” TCVN 3118:2012, “Bê tông nặng Phương pháp xác định cường độ nén” CÁC CƠNG TRÌNH SỬ DỤNG XỈ THÉP LÀM CỐT LIỆU NHỎ Xi TÀI LIỆU THAM KHẢO 10 - Xỉ thép cho cơng trình thủy lợi: % Xỉ thép 56 Hình 1: Biểu đồ cường độ chịu uốn mẫu thí nghiệm theo thời gian dưỡng hộ BẢNG 1:Kết thí nghiệm cường độ chịu uốn Ứng dụng Xỉ thép: - Xỉ thép cho bê tông nhựa: 28 Hình 2: Biểu đồ cường độ chịu uốn mẫu thí nghiệm theo phần trăm thay xỉ thép III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Mẫu Thời gian dưỡng hộ (ngày) Cường độ chịu uốn (Mpa) II PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU + Khi hàm lượng thay xỉ thép tăng lên cường độ mẫu giảm Cường độ mẫu thí nghiệm phát triển chậm giai đoạn từ 0-7 ngày tuổi, có cường độ thấp so với mẫu đối chứng, sau cường độ mẫu thí nghiệm phát triển mạnh tiến gần (giai đoạn 7-28 ngày tuổi) vượt cường độ mẫu đối chứng giai đoạn 28-56 ngày tuổi Các mẫu có hàm lượng xỉ thép thay cát lớn 60% cho kết không khả quan mặt chịu lực, việc thay nhiều xỉ thép làm giảm khả chịu lực so với mẫu đúc với cốt liệu thông thường Các mẫu có hàm lượng xỉ thép thay cát từ 20-40% cho kết mặt chịu lực xấp xỉ cao so với mẫu đúc với cốt liệu thông thường đạt đủ ngày tuổi (56 ngày) 30 25 ngày 20 ngày 28 ngày 15 56 ngày 10 20 40 60 Phần trăm thay xỉ thép (%) 80 100 Hình 4: Biểu đồ cường độ chịu nén mẫu thí nghiệm theo phần trăm thay xỉ thép Hầm nối sân bay syney ... tơng xi măng: Xỉ thép có chứa thành phần hóa học tương tự xi măng Portland tỷ lệ chất khác Chính vậy, xỉ thép sử dụng xi măng Portland bê tông Tùy vào ứng dụng cụ thể, hàm lượng xỉ thép thay xi măng. .. HỌC CỦA VỮA XI MĂNG VỀ VÀ ỨNG DỤNG CỦA XỈ THÉP TRONG LĨNH VỰC XÂY DỰNG Tính chất học vữa xi măng 1.1.1 Thành phần, cấu trúc phân loại xi măng Vữa xi măng loại vật liệu nhân tạo từ loại cốt liệu. .. dính sử dụng, vữa phân làm loại sau:  Vữa xi măng - cát;  Vữa vôi - cát;  Vữa xi măng - vôi - cát;  Vữa đất sét - xi măng - cát  Theo khối lượng thể tích (pv) trạng thái đóng rắn, vữa phân làm