Nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần cấp phối đến khả năng lưu biến của bê tông sử dụng tro bay

Đặt vấn đề

Ngành xây dựng hiện nay đang phát triển mạnh mẽ về công nghệ và cải tiến vật liệu bê tông, dẫn đến nhu cầu gia tăng về các loại vật liệu xây dựng Người tiêu dùng không chỉ muốn sử dụng vật liệu truyền thống mà còn tìm kiếm và nghiên cứu các nguồn nguyên liệu mới Bê tông, với tính bền vững, trở thành vật liệu quan trọng cho các công trình hạ tầng tại các nước đang phát triển Đặc biệt, tro bay - phế thải từ các nhà máy nhiệt điện - đang được khai thác tại Đồng bằng sông Cửu Long, với quy trình lọc bụi giúp thu hồi tro bay từ khí thải Việc xử lý tro bay đã gây ảnh hưởng đến môi trường xung quanh các nhà máy nhiệt điện, như trường hợp tại nhà máy Vĩnh Tân năm 2016 Trên thế giới, nhiều quốc gia đã tìm cách tái sử dụng nguồn chất thải này, trong khi nhiệt điện than vẫn chiếm khoảng 40-50% tổng nguồn năng lượng, với Việt Nam cũng có tỷ lệ tương tự Theo quy hoạch Điện VII, dự kiến tỷ lệ này sẽ tăng lên trên 50% Việc nghiên cứu tái sử dụng tro bay đang được chú trọng tại Việt Nam, nhằm tận dụng nguồn nguyên liệu dồi dào và cải thiện môi trường sống, giảm thiểu ô nhiễm Tuy nhiên, trong khi lượng tro bay sản xuất lên tới 600.000 tấn, chỉ có 100.000 tấn được sử dụng.

2 điện ước tính hằng năm thải ra khoảng 1,3 triệu tấn tro bay Theo dự báo, đến năm

Năm 2020, dự kiến sẽ có 28 nhà máy nhiệt điện đốt than đi vào hoạt động, dẫn đến lượng tro xỉ thải ra hàng năm khoảng 12 triệu tấn Ngoài ra, còn có một lượng lớn tro bay thải ra từ các lò cao tại các khu công nghiệp gang thép sử dụng nhiên liệu than.

Văn phòng Chính phủ vừa thông báo kết luận của Thủ tướng Chính phủ tại cuộc họp Thường trực Chính phủ về việc điều chỉnh Quy hoạch phát triển điện lực giai đoạn 2011 - 2020, có tính đến năm 2030, cũng như Quy hoạch phát triển ngành Than Việt Nam đến năm 2020, với triển vọng đến năm 2030.

Đến năm 2030, theo Đề án điều chỉnh Quy hoạch than 60, ngành Điện và ngành Than Việt Nam đã đạt được nhiều thành tựu quan trọng sau hơn 4 năm thực hiện Quy hoạch điện VII và Quy hoạch than 60 Từ 2011 đến 2015, ngành Điện đã góp phần vào sự phát triển kinh tế với mức tăng trưởng bình quân gần 6%/năm và sản lượng điện thương phẩm tăng 10,6%/năm, đưa tổng công suất nguồn điện cả nước lên gần 39.000 MW Chính phủ đã yêu cầu phát triển 4 trung tâm nhiệt điện than tại miền Nam, bao gồm Vĩnh Tân, Duyên Hải, Sông Hậu và Long Phú, đồng thời chỉ xem xét phát triển các dự án nhiệt điện than khác khi đáp ứng đủ điều kiện vận chuyển và kết nối vào hệ thống điện quốc gia Việc xử lý và tái sử dụng chất thải rắn từ ngành này đang trở thành một vấn đề cấp bách.

Hiện nay, đầu tư xây dựng công trình dân dụng và hệ thống hạ tầng tại Việt Nam đang diễn ra mạnh mẽ, đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế, xã hội và văn hóa Sản lượng xi măng Portland ngày càng gia tăng để phục vụ cho sự phát triển này Tuy nhiên, trong bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu, cần chú trọng đến việc sử dụng các nguyên liệu thay thế thân thiện với môi trường.

Việc nghiên cứu sử dụng tro bay thay thế xi măng trong bê tông ngày càng được chú trọng, đặc biệt cho các công trình đê, đập và xây dựng Hỗn hợp bê tông bơm trộn sẵn đang trở nên phổ biến nhờ vào chất lượng và độ ổn định vượt trội, giúp giảm diện tích sử dụng và ô nhiễm môi trường do vận chuyển vật liệu Để đảm bảo tính bơm, hỗn hợp bê tông cần có độ sụt từ 8-12 cm và hàm lượng vữa đủ lớn để tạo lớp bôi trơn trong ống bơm Các thông số như loại bơm, kích thước, chiều dài ống và lưu lượng yêu cầu ảnh hưởng đến áp lực bơm, trong khi tính chất hỗn hợp bê tông liên quan đến khả năng lưu biến Thời gian vận chuyển bê tông từ trạm trộn đến công trường cũng là yếu tố quan trọng, đặc biệt trong khu vực đô thị hoặc giao thông khó khăn, khiến độ sụt thực tế không phản ánh chính xác khả năng bơm của bê tông.

Hình 1.1 Thi công bê tông tại các công trường

Hình 1.2 Mô hình dòng chảy hỗn hợp bê tông trong thiết bị bơm [8]

Nghiên cứu thực nghiệm về việc kết hợp tro bay với các thành phần nguyên liệu trong cấp phối bê tông đã chỉ ra ảnh hưởng của tro bay đến khả năng thi công, vận chuyển và sử dụng hỗn hợp bê tông trong xây dựng Kết quả đánh giá cho thấy việc xác định tính công tác và khả năng thay đổi các đặc tính lưu biến của hỗn hợp bê tông là rất quan trọng, giúp lựa chọn thiết bị và phương án thi công hiệu quả.

Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

1.2.1 Nghiên cứu trên thế giới

Nghiên cứu về đặc tính lưu biến của hỗn hợp bê tông đã được triển khai rộng rãi trên toàn thế giới, sử dụng các loại phụ gia hóa học và khoáng để đánh giá ảnh hưởng đến độ linh động và khả năng làm việc của bê tông Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng đặc tính bề mặt của tro bay có ảnh hưởng đáng kể đến khả năng phân tán trong hỗn hợp bê tông.

Việc sử dụng tro bay trong môi trường có thể kết hợp với các chất kết dính vô cơ, từ đó làm thay đổi các đặc trưng lưu biến của hỗn hợp vật liệu.

Tattasall G.H (1983) đã nghiên cứu hỗn hợp bê tông có ứng xử lưu biến nhớt – dẻo theo mô hình Bingham, với hai thông số chính là ứng suất trượt và độ nhớt dẻo Nghiên cứu này đã chỉ ra mối quan hệ giữa ứng suất trượt tới hạn và độ nhớt dẻo, từ đó giúp đánh giá các đặc tính của hỗn hợp bê tông tươi Mô hình lưu biến được xây dựng không chỉ giúp xác định vai trò của các thành phần trong cấp phối bê tông mà còn đánh giá khả năng làm việc và điều kiện thi công trong các môi trường khác nhau.

Hình 1.3 Mô hình chất lỏng Bingham

Tác giả De Larrard và cộng sự (1994) đã nghiên cứu mối quan hệ giữa ứng suất trượt tới hạn và độ nhớt dẻo, sử dụng mô hình chất lỏng Herschel-Bulkley để mô tả khả năng công tác và tính chảy của vữa xi măng Nghiên cứu này tập trung vào sự phân tán của các hạt xi măng trong môi trường bê tông, từ đó xây dựng mối liên hệ giữa ứng suất trượt tới hạn và độ nhớt dẻo của hỗn hợp bê tông.

Nước là thành phần quan trọng trong việc tạo ra hỗn hợp huyền phù, ảnh hưởng đến độ nhớt dẻo của vữa Tính lưu biến của vữa sẽ tác động trực tiếp đến khả năng lưu biến của hỗn hợp bê tông.

Nghiên cứu của Ferraris và De Larrard (1998) đã phát triển mô hình toán mô phỏng tính lưu biến của hỗn hợp bê tông dựa trên mô hình chất lỏng Herschel-Bulkley và Bingham Nghiên cứu này so sánh các đặc trưng lưu biến thông qua giá trị ứng suất trượt tới hạn và độ nhớt dẻo, sử dụng thí nghiệm lưu biến kế Độ sụt của hỗn hợp bê tông được đánh giá như một giá trị ban đầu để phân tích tính lưu biến Ngoài ra, việc sử dụng phụ gia dẻo, siêu dẻo và phụ gia khoáng có ảnh hưởng trực tiếp đến độ nhớt và ứng suất trượt Kết quả cho thấy độ nhớt dẻo là thành phần quan trọng trong lưu biến, với mô hình Bingham cho kết quả thực nghiệm chính xác hơn so với mô hình Herschel-Bulkley.

Hình 1.4 Mối quan hệ giữa độ sụt và ứng suất trượt tới hạn [16]

Nghiên cứu của Cyr và Legrand, Mouret (2000) đã chỉ ra mối quan hệ giữa ứng suất trượt tới hạn và độ nhớt dẻo, được gọi là tính chất lưu biến Mối quan hệ này thường được biểu diễn thông qua sự tương tác giữa ứng suất tiếp và vận tốc biến dạng trượt.

Để xác định các thông số lưu biến, người ta sử dụng lưu biến kế và đồ thị lưu biến thể hiện mối quan hệ giữa ứng suất tiếp và vận tốc biến dạng trượt Nghiên cứu tính chất lưu biến của bê tông thường bắt đầu từ hỗn hợp chất kết dính xi măng và nước, vì tính chất của bê tông chủ yếu phụ thuộc vào tính chất của vữa xi măng.

Tác giả Ferraris, C.F và Martys, N.S (2003) đã áp dụng mô hình chất lỏng Bingham để đánh giá và so sánh các thông số độ nhớt dẻo và ứng suất trượt tới hạn của hỗn hợp bê tông thông qua các dụng cụ lưu biến kế khác nhau Nghiên cứu chỉ ra rằng tính lưu biến của hỗn hợp bê tông có ảnh hưởng đáng kể đến khả năng làm việc trong quá trình thi công bằng các biện pháp khác nhau Việc xác định khả năng lưu biến và ma sát của hỗn hợp bê tông sẽ tác động đến các thành phần nguyên liệu trong cấp phối bê tông ban đầu.

Nghiên cứu của Geiker (2002) và Wallevik (2004) chỉ ra rằng tỷ lệ nước - xi măng tăng lên sẽ làm giảm giới hạn chảy và độ nhớt của vữa xi măng, từ đó ảnh hưởng đến khả năng làm việc của hỗn hợp bê tông Tỷ lệ nước - xi măng đóng vai trò quan trọng trong tính lưu biến của hỗn hợp, với các yếu tố như hàm lượng khí, cấp phối chất làm đầy và phụ gia khoáng như tro bay hay silicafume cũng tác động đến tính chất này Ngoài ra, liều lượng vữa và thể tích hồ xi măng cũng là những yếu tố quyết định đến các tính lưu biến của bê tông.

Hình 1.5 Các thành phần ảnh hưởng đến tính lưu biến của vữa và bê tông [19,20]

Nghiên cứu của Hoang, Kaci, Kadri và cộng sự (2015) chỉ ra rằng tỷ lệ nước – xi măng và hàm lượng xi măng quá cao có thể dẫn đến phân tầng của vữa xi măng, làm giảm tính lưu biến của chất lỏng Ngoài ra, các tác giả cũng nhấn mạnh rằng liều lượng vữa và hồ ảnh hưởng đáng kể đến các thành phần lưu biến của hỗn hợp bê tông.

Các nghiên cứu chỉ ra rằng đặc trưng lưu biến đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá khả năng thi công của hỗn hợp bê tông, với độ nhớt dẻo và ứng suất trượt tới hạn là hai yếu tố chính Việc sử dụng phụ gia khoáng kết hợp với chất kết dính xi măng sẽ ảnh hưởng đến các thông số lưu biến của hỗn hợp.

1.2.2 Nghiên cứu tại Việt Nam

Hiện nay, Việt Nam đang nghiên cứu việc sử dụng phụ gia hóa học và phụ gia khoáng để cải thiện khả năng làm việc của bê tông Để đánh giá tính thi công của hỗn hợp bê tông, các chuyên gia thực hiện kiểm tra kích thước vật liệu và đo lường độ sụt.

Hỗn hợp bê tông được sản xuất tại các trạm bê tông trộn sẵn và nhà máy bê tông đúc sẵn thường sử dụng nhiều loại phụ gia hóa học, trong đó phụ gia tăng dẻo và siêu dẻo là phổ biến nhất Nhiều cơ sở nghiên cứu trong nước đã phát triển thành công các loại phụ gia với giá cả cạnh tranh, như phụ gia tăng dẻo từ dịch kiềm đen của nhà máy giấy và phụ gia siêu dẻo gốc Naphthalene Formaldehyde Sulfonate Trung tâm Thí nghiệm Giao thông cũng sản xuất phụ gia Pozzolith từ puzơlan và dịch kiềm đen Mặc dù hỗn hợp bê tông sử dụng phụ gia siêu dẻo có độ lưu động cao, nhưng thường gặp hiện tượng phân tầng và tách nước khi sử dụng với hàm lượng lớn Để khắc phục tình trạng này, phụ gia khoáng hoạt tính cao như silica fume và metacaolanh được khuyến nghị sử dụng, nhằm chế tạo bê tông chất lượng cao và cần kết hợp với phụ gia siêu dẻo.

Tác giả Nguyễn Thành Chung (1988) đã nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia siêu dẻo-silic hoạt tính đến tính chất của vữa xi măng, nhằm cải thiện độ linh động của vữa này Nghiên cứu tập trung vào việc sử dụng các loại phụ gia hoạt tính để nâng cao hiệu suất và khả năng thi công của vữa xi măng.

Mục tiêu của đề tài

- Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ nước – chất kết dính đến độ linh động của hỗn hợp bê tông sử dụng tro bay

- Nghiên cứu khả năng phân tán của tro bay và các đặc tính bề mặt của tro bay trong môi trường chất kết dính xi măng

- Nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần phụ gia hóa học và tro bay đến khả năng lưu biến của hỗn hợp bê tông

Nghiên cứu này tập trung vào ảnh hưởng của thành phần tro bay, các loại phụ gia và phụ gia hóa học đến thông số ứng suất trượt tới hạn và độ nhớt dẻo của hỗn hợp bê tông Việc hiểu rõ những yếu tố này sẽ giúp tối ưu hóa tính chất của bê tông, nâng cao hiệu quả sử dụng và đảm bảo độ bền cho các công trình xây dựng.

- Đánh giá và so sánh các thông số lưu biến thực nghiệm của bê tông tro bay với các phương pháp số

Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của tro bay đến khả năng làm việc và ảnh hưởng của tro bay đến cấu trúc của hệ vật liệu

- Đánh giá và xây dựng qui luật tác động của thành phần hạt tro bay đến tính lưu biến của vật liệu bê tông

- Thực nghiệm và đánh giá khả năng sử dụng tro bay trong bê tông để áp dụng cho các công trình xây dựng.

Tính mới của đề tài

- Đánh giá các yêu tố ảnh hưởng của các loại nguyên liệu đến tính lưu biến của hỗn hợp bê tông

- Đưa ra khả năng ứng dụng hệ nguyên vật liệu phù hợp cho bê tông trong các công trình xây dựng

- Đánh giá được ứng xử của vật liệu ở trạng thái linh động nhằm cung cấp các thông số để sử dụng phương pháp thi công phù hợp.

Nội dung đề tài

Luận văn này gồm 5 chương:

Chương 1: giới thiệu tổng quan về đề tài, mục đích nghiên cứu, điểm mới của đề tài và tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước của các đề tài có liên quan

Chương 2: Trình bày cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu được sử dụng đến trong đề tài

Chương 3: Trình bày tính chất vật liệu dùng trong nghiên cứu và các phương pháp đánh giá

Chương 4: Trình bày kết quả của quá trình thực nghiệm

Chương 5: Kết luận và hướng phát triển của đề tài

CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRẠNG THÁI CỦA QUÁ TRÌNH ĐÓNG RẮN CHẤT KẾT DÍNH XI MĂNG [27]

Khi nhào trộn chất kết dính có chứa xi măng, phản ứng thủy hóa giữa các khoáng trong xi măng và nước diễn ra ngay từ giai đoạn đầu Cụ thể, phản ứng của khoáng alit 3CaO.SiO2 với nước là một trong những quá trình quan trọng trong sự hình thành cấu trúc của xi măng.

2(3CaO.SiO 2 ) + 6H 2 O → 3CaO.2SiO 2 3H 2 O + 3Ca(OH) 2 (1)

Vì đã có Ca(OH) 2 tách ra từ 3CaO.SiO 2 nên 2CaO.SiO2 thủy hóa chậm hơn và tách ra ít Ca(OH) 2 hơn:

2(2CaO.SiO2) + 4H 2 O →3CaO.2SiO2.3H2O + Ca(OH) 2 (2)

3Cao.Al2O3 và 4CaO.Al 2 O3.Fe2O3 cũng phản ứng với nước:

4CaO.Al 2 O 3 Fe 2 O 3 +mH 2 O→3CaO.Al 2 O 3 Fe 2 O 3 6H 2 O+CaO.Fe 2 O 3 nH 2 O (4)

Xi măng rắn chắc trải qua các quá trình vật lý và hóa lý phức tạp, kết hợp với phản ứng hóa học, tạo ra sự biến đổi tổng hợp Khi nhào trộn với nước, xi măng bắt đầu như hồ dẻo và sau đó chuyển thành đá xi măng có cường độ Các khoáng chất trong xi măng tương tác với nước để tạo ra sản phẩm mới, diễn ra đồng thời và ảnh hưởng lẫn nhau Những sản phẩm này cũng có thể tương tác với nhau và với các khoáng khác của clanke, hình thành các liên kết mới Hồ xi măng vì vậy là một hệ phức tạp về cấu trúc và sự biến đổi Để giải thích quá trình rắn chắc của xi măng, người ta áp dụng thuyết Baikor – Rebinder, chia quá trình này thành ba giai đoạn.

Giai đoạn hòa tan diễn ra khi xi măng được nhào trộn với nước, khiến các khoáng chất trong clanke tương tác với nước trên bề mặt hạt xi măng Các sản phẩm như Ca(OH)2 và 3CaO.Al2O3.6H2O sẽ tan ra, nhưng do độ tan thấp và lượng nước hạn chế, dung dịch nhanh chóng trở nên quá bão hòa.

Trong giai đoạn hóa keo, trong dung dịch quá bão hòa, các sản phẩm như Ca(OH)2 và 3CaO.Al2O3.6H2O không còn tan và tồn tại dưới dạng keo Các sản phẩm etringit và C-S-H, vốn không tan, cũng ở trạng thái keo phân tán Khi nước tiếp tục bay hơi và phản ứng với xi măng, các sản phẩm mới hình thành, làm tăng tỷ lệ rắn/lỏng, dẫn đến việc hỗn hợp mất dần tính dẻo và các sản phẩm keo liên kết với nhau tạo thành thể ngưng keo.

Trong giai đoạn kết tinh, nước trong trạng thái ngưng keo tiếp tục bay hơi, dẫn đến sự hình thành ngày càng nhiều sản phẩm mới Những sản phẩm này kết tinh thành các tinh thể và sau đó chuyển sang thể liên tinh, làm cho hệ thống trở nên cứng cáp hơn và tăng cường độ.

Hỗn hợp bê tông bao gồm chất kết dính, cốt liệu lớn, cốt liệu nhỏ và nước, trong đó bê tông tro bay chứa các hạt mịn từ tro bay và có thể có hạt khoáng siêu mịn cùng phụ gia hóa học Tro bay được hình thành từ quá trình đốt cháy than, tạo ra các hạt cầu có kích thước nhỏ từ 1 – 100 µm, với bề mặt chứa điện tích dương và âm Các hạt mịn thường tích điện âm nhiều hơn gấp ba lần so với tích điện dương, và điện tích âm tập trung ở các bề mặt phẳng, trong khi điện tích dương tập trung ở các góc cạnh Sự hiện diện của các hạt điện tích này ảnh hưởng đến môi trường nước và khả năng tạo ra trạng thái hóa keo, hòa tan của hạt xi măng trong bê tông.

Khi sử dụng hạt tro bay mịn trong vữa và hỗn hợp bê tông, ngoài các tương tác không mang điện như lực hút Van der Waals và lực đẩy Born, còn tồn tại tương tác tĩnh điện giữa các nguyên tử và phân tử.

Tương tác tĩnh điện trong dung dịch chứa ion và hạt rắn tích điện được mô tả bởi Gouy-Chapmann (2012) Các ion trong dung dịch bị lực hút tĩnh điện bám vào bề mặt hạt rắn, tạo thành lớp khuyếch tán Gouy-Chapmann có độ dày 500 Å Mật độ điện tích trong lớp khuyếch tán thay đổi theo hàm số mũ theo khoảng cách từ bề mặt hạt rắn, tiến tới mật độ điện tích trung bình trong dung dịch Đối với hạt mịn chủ yếu tích điện âm, lớp khuyếch tán chủ yếu tích điện dương.

Lý thuyết của Stern về sự trao đổi ion trên bề mặt các hạt mịn cho rằng các ion trong dung dịch bám vào bề mặt hạt rắn, tạo thành hai lớp điện tích Lớp bên trong, gọi là lớp Stern, chứa điện tích ngược dấu với hạt rắn và di chuyển cùng với chúng trong dung dịch Ngoài lớp Stern là lớp khuyếch tán, chủ yếu chứa các ion cùng dấu với điện tích trên bề mặt hạt Đối với hạt mịn, lớp Stern thường tích điện dương, trong khi lớp khuyếch tán dày khoảng 10 Å chủ yếu tích điện âm Cả lý thuyết Gouy-Chapmann và Stern đều cho thấy các lớp khuyếch tán đẩy nhau do cùng dấu điện tích Trong trường hợp hạt xi măng, sự tồn tại đồng thời của các vùng tích điện trái dấu dẫn đến lực hút và lực đẩy tĩnh điện giữa các lớp khuyếch tán Nghiên cứu cho thấy những tương tác này tạo nên cấu trúc kết bông của vữa xi măng, nơi các hạt mịn hút nhau và hình thành các chùm hạt kết nối.

Hình 2.1 Sự phân bố điện tích bao quanh các hạt xi măng theo Stern [ 27]

Quá trình hình thành khả năng lưu biến của hỗn hợp bê tông bắt đầu ngay từ giai đoạn nhào trộn các thành phần, bao gồm cả tro bay, điều này dẫn đến sự thay đổi điện tích và độ lưu động của hỗn hợp vật liệu.

CƠ SỞ LƯU BIẾN HỌC CỦA VẬT LIỆU

Mối quan hệ giữa ứng suất và biến dạng của vật liệu được gọi là quy luật ứng xử lưu biến, với đồ thị lưu biến mô tả phương trình này Các loại ứng xử lưu biến khác nhau được phân biệt dựa trên đồ thị này Vật liệu được coi là tuyệt đối nhớt khi sự chảy xảy ra ngay tại gốc tọa độ của đồ thị lưu biến Ngược lại, nếu sự chảy chỉ xảy ra khi ứng suất tiếp τ vượt quá giá trị τ0, được gọi là ứng suất trượt tới hạn, thì ứng xử lưu biến này được xem là nhớt – dẻo.

16 a-Ứng suất trượt tới hạn (yield stress) với độ nhớt dẻo khác nhau b-Độ nhớt dẻo (plastic viscosity) ứng với ứng suất trượt tới hạn khác nhau

Hình 2.2 Trạng thái ứng suất tới hạn (yield stress) và độ nhớt dẻo (plastic viscosity) của hỗn hợp bê tông

Mô hình ứng xử lưu biến đơn giản nhất và đặc trưng nhất là mô hình ứng xử Newton, với độ nhớt không đổi được coi là độ nhớt tuyệt đối Mô hình này có thể áp dụng cho một số chất lỏng như dung dịch hòa tan và dung dịch huyền phù rất loãng Các hỗn hợp như xi măng, vữa xi măng và bê tông cũng được nhào trộn theo nguyên lý này.

A Ứng suất Độ nhớt dẻo

Hỗn hợp nước và chất tạo dung dịch có tính chất lưu biến, với các đặc trưng lưu biến được xác định qua ứng suất trượt tới hạn (yield stress) và độ nhớt dẻo (plastic viscosity) Khi ứng suất tiếp τ tỷ lệ tuyến tính với vận tốc biến dạng trượt, hành vi lưu biến được gọi là ứng xử Newton Ngược lại, nếu vật liệu có tính chất nhớt – dẻo, hành vi này được gọi là ứng xử Bingham.

Hình 2.3 Đồ thị lưu biến tương ứng với những loại ứng xử lưu biến khác nhau

Hỗn hợp bê tông, bao gồm các thành phần như tro bay, ảnh hưởng đến khả năng lưu biến của vật liệu Bê tông có độ lưu biến cao cho phép tự chảy và lấp đầy ván khuôn chỉ nhờ vào trọng lượng của chính nó, không cần tác động cơ học Để đạt được điều này, cần có ứng suất cắt τ để phá vỡ liên kết giữa các hạt xi măng, từ đó giúp vữa xi măng hoặc hỗn hợp bê tông có hành vi nhớt – dẻo.

Ứng suất cắt τ cần thiết để hỗn hợp bê tông có thể chảy được liên quan đến trượt tới hạn τ o Mối quan hệ giữa ứng suất và biến dạng của hỗn hợp bê tông phản ánh các thông số lưu biến học Do đó, để đánh giá độ dẻo của hỗn hợp bê tông, cần xem xét các thông số lưu biến học nhằm xác định khả năng làm việc và tính công tác của nó.

CƠ CHẾ TƯƠNG TÁC CỦA CÁC PHỤ GIA VỚI HỖN HỢP BÊ TÔNG[28]

Độ dẻo của hỗn hợp bê tông phụ thuộc vào tỷ lệ nước-xi măng, trong đó tỷ lệ nước-xi măng cao giúp dễ thi công nhưng cũng làm tăng lỗ rỗng, ảnh hưởng đến tính chất cơ học Để giảm lượng nước thừa mà vẫn duy trì độ dẻo, phụ gia hóa học và phụ gia khoáng thường được sử dụng Phụ gia hóa học tăng cường khả năng giảm nước bằng cách cải thiện khả năng phân tán của hạt xi măng, nhờ vào lực đẩy tĩnh điện và khả năng chống vón tụ Sự thay đổi điện tích trên bề mặt hạt xi măng giúp tăng cường khả năng trao đổi điện tích trong môi trường nước, từ đó làm cho hỗn hợp bê tông dễ dàng chuyển động hơn.

Hình 2.4 Cơ chế tương tác của phụ gia hóa học với các hạt xi măng để tạo tình lưu biến

Hình 2.5 Sự phân tán của các hạt xi măng trong môi trường nước khi không dùng phụ gia

Hình 2.6 Sự phân tán của các hạt xi măng trong môi trường nước khi dùng phụ gia siêu dẻo

Khi giảm tỷ lệ nước – xi măng trong hỗn hợp bê tông, sự phân tán của các hạt xi măng sẽ giảm, dẫn đến tình trạng vón cục Tuy nhiên, khi hòa tan phụ gia hóa học vào nước, môi trường nước sẽ thay đổi, giúp các hạt xi măng được phân tán đều hơn khi nhào trộn Phụ gia không chỉ cải thiện quá trình hydrat hóa của các hạt xi măng mà còn tăng cường hiệu quả giảm nước của vữa và bê tông nhờ vào sự gia tăng độ phân tán của các hạt xi măng.

Phụ gia tác dụng đến quá trình phân tán hạt xi măng chủ yếu theo 2 cơ chế như trên hình 2.7 như sau:

-Tác dụng tạo dẻo do lực đẩy tĩnh điện

-Tác dụng tạo dẻo do lực đẩy không gian a-mô hình hấp thụ của phụ gia dẻo

21 b-mô hình hấp thụ của phụ gia siêu dẻo

Hình 2.7 Cơ chế tác dụng với các hạt xi măng của phụ gia dẻo và phụ gia siêu dẻo

CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG LƯU BIẾN

Phương pháp xác định độ dẻo của bê tông bằng thí nghiệm Abrams là tiêu chuẩn quốc tế được sử dụng từ những năm 1920 để đánh giá độ linh động của bê tông Hỗn hợp bê tông, bao gồm xi măng, cốt liệu nhỏ, cốt liệu lớn và tỷ lệ nước – xi măng, cần đạt độ dẻo phù hợp cho công tác thi công Mối quan hệ lưu biến của bê tông và vữa xi măng được nghiên cứu thông qua các thông số như độ chảy, góc chảy và khả năng bơm, cũng như điều kiện rung ép trong quá trình thi công Khả năng làm việc của hỗn hợp bê tông được đánh giá dựa trên các thông số vật liệu, tập trung vào độ chảy dẻo và độ sụt để xác định đường kính chảy xòe của vật liệu.

22 a-Mô hình côn Abrams b-Trạng thái dẻo thấp c-Trạng thái dẻo cao

Hình 2.8 Mô hình chảy của hỗn hợp bê tông khi có tính lưu biến cao theo phương pháp Abrams

Tác giả Tattersall [12, 13] đã dựa trên cơ sở lưu biến của chất lỏng từ nghiên cứu của Chapman và thí nghiệm xác định độ sụt Abrams để phân tích hỗn hợp bê tông có ứng xử lưu biến nhớt – dẻo Hỗn hợp này được mô tả theo mô hình lưu biến Bingham, với hai thông số chính là ứng suất trượt và độ nhớt dẻo Công thức mối quan hệ giữa các thông số này được trình bày như sau: τ = τ0 + àγ (1).

Với τ : ứng suất cắt (Pa) τ 0: ứng suất trượt tới hạn (Pa) à : độ nhớt dẻo của hỗn hợp bờ tụng (Pa.s) γ: vận tốc biến dạng trượt (s -1 )

Thông số ứng suất cắt được xác định thông qua kết quả thực nghiệm độ sụt và thời gian theo thí nghiệm Abrams cải tiến Việc xác định các thông số độ sụt và thời gian sụt giúp xây dựng mối quan hệ giữa ứng suất trượt tới hạn (yield stress) và độ sụt của hỗn hợp bê tông, được thể hiện qua công thức τ 300 (2), trong đó τ 0 là ứng suất trượt tới hạn (Pa).

Khối lượng thể tích của hỗn hợp bê tông được ký hiệu là ρ (kg/m³) và độ sụt của hỗn hợp bê tông là s (mm) Tác giả Hu [30] đã chỉ ra rằng giá trị ứng suất trượt tới hạn có sự sai lệch khi hỗn hợp bê tông có độ nhớt dẻo lớn hơn 300 Pa.s Ông đã xây dựng mối quan hệ giữa ứng suất trượt tới hạn và độ sụt thông qua công thức (3): τ = 300 + 212.

Khi hỗn hợp bê tông có khả năng lưu biến cao, độ chảy xòe được xác định qua đường kính của hỗn hợp bê tông thí nghiệm bằng côn Abrams Tác giả Coussot đã nghiên cứu và thiết lập mối quan hệ giữa độ sụt, đường kính chảy xòe và ứng suất trượt tới hạn của bê tông, từ đó cung cấp những hiểu biết quan trọng về đặc tính kỹ thuật của bê tông.

Hình 2.9 Mô hình xác định độ chảy xòe của hỗn hợp bê tông của Coussot [31]

Khi đó ứng suất trượt tới hạn sẽ được tính toán theo công thức:

Với ρ: trọng lượng hỗn hợp bê tông (kg/m 3 )

V: thể tích của hỗn hợp bê tông trong côn Abrams (m 3 ) g: gia tốc trọng trường

D: Đường kính chảy xòe của hỗn hợp bê tông dùng côn Abrams (m)

Do: đường kính chảy xòe khi chất lỏng có quán tính rất nhỏ, được xác định theo công thức

(6) k : hệ số xét đến quán tính của chất lỏng

3 4 ,25 (7) Ứng suất cắt được xác định

Mối quan hệ giữa độ nhớt dẻo và độ sụt của hỗn hợp bê tông được nghiên cứu bởi tác giả Larrard thông qua thời gian sụt của côn Abrams cải tiến Công thức tính độ nhớt dẻo (Pa.s) được xác định như sau: khi độ sụt (S) nằm trong khoảng 200 < S < 260 mm, áp dụng công thức à = 1.08.10^-3 ρT (S - 175); và khi S < 200 mm, sử dụng công thức à = 25.10^-3 ρT Trong đó, ρ là khối lượng thể tích của hỗn hợp bê tông (kg/m³) và S là độ sụt (mm).

T: thời gian sụt của hỗn hợp bê tông (s)

Hình 2.10 Lưu đồ tính toán độ linh động của hỗn hợp bê tông tro baytheo Coussot

(kg/m 3 ): giá trị thay đổi ((m): giá trị thay đổi

( @@ )( Độ chảy xòe tính toán ( @@

NGUYÊN VẬT LIỆU

Sử dụng xi măng pooclăng PC40 là rất quan trọng để đảm bảo yêu cầu thiết kế và kinh tế Bê tông cần tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật theo TCVN 6260:1997, với khối lượng riêng đạt 3.07 g/cm³ và khối lượng thể tích là 1.41 g/cm³.

Bảng 3.1 Chỉ tiêu cơ lý của xi măng

Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị

Cường độ nén 3 ngày N/mm 2 22

Thời gian bắt đầu ninh kết phút 45

Kết thúc ninh kết phút 325 Độ mịn Blain cm 2 /g 2700

Tro bay loại F có nguồn gốc từ nhà máy nhiệt điện, với khối lượng riêng 2.5 g/m³ và độ mịn Blain đạt 3400 cm²/g Thành phần hóa học của tro bay này được trình bày chi tiết trong bảng.

Bảng 3.2 Thành phần hóa học của tro bay

Thành phần hoá học SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO

3.1.3 Đá Đá dăm sử dụng cho bê tông đường xi măng phải thoả mãn yêu cầu kỹ thuật theo tiêu chuẩn TCVN 7570: 2006, có kích thước Dmax là 20 mm Khối lượng riêng là 2.75 g/cm 3 , khối lượng thể tích là 1.57 g/cm 3

Cát dùng cho bê tông đường xi măng cần đáp ứng tiêu chuẩn TCVN 7570: 2006, với mô đun độ lớn đạt 1.82 Đặc biệt, khối lượng riêng của cát là 2.61 g/cm³ và khối lượng thể tích là 1.52 g/cm³.

Phụ gia dẻo Sikaplast 257, được sản xuất từ polycacbonxylate với tỷ trọng 1.11 – 1.135 kg/lít, giúp cải thiện khả năng thi công của hỗn hợp bê tông xi măng và giảm lượng nước cần thiết trong quá trình trộn.

Phụ gia siêu dẻo Viscocrete 3000, được sản xuất từ polycacbonxylate và có dạng lỏng, có tỷ trọng từ 1.04 đến 1.07 kg/lít Sản phẩm này không chỉ giúp tăng độ chảy của hỗn hợp bê tông mà còn duy trì tính công tác của nó theo thời gian.

Bột của đá vôi nghiền mịn, thành phần chủ yếu là CaCO3 Bột đá vội có khối lượng riêng là 2.64 g/m 3 Độ mịn Blain 4900 cm 2 /g

Thành phần cấp phối thực nghiệm

Nghiên cứu này tập trung vào việc xây dựng cấp phối bê tông với độ bền thiết kế B20, sử dụng hàm lượng chất kết dính từ 400 đến 500 kg/m³ và tỷ lệ Nước/Chất kết dính (N/CKD) từ 0.4 đến 0.5 Thành phần hạt đá có kích thước Dmax là 20mm, trong khi hàm lượng tro bay thay thế xi măng lần lượt là 10, 20, 30, 40 và 50% theo khối lượng Ngoài ra, nghiên cứu cũng sử dụng các loại phụ gia như phụ gia dẻo, phụ gia siêu dẻo và bột đá vôi, với thành phần cấp phối thực nghiệm được trình bày chi tiết trong bảng 3.3.

Bảng 3.3 Thành phần cấp phối bê tông tro bay thực nghiệm

CP N/CKD X C Đ TB Vôi PGD PGSD N

Kg Kg Kg Kg Kg Lít Lít Lít

N/CKD : tỷ lệ Nước/Xi măng; X: Xi măng, C: Cát, Đ : Đá, TB: Tro bay; PGD: Phụ gia dẻo; PGSD: Phụ gia siêu dẻo, N: Nước

Ti4: i% tro bay, tỷ lệ N/CKD =0.4

TiD4: i% tro bay thay thế, tỷ lệ N/CKD =0.4, sử dụng phụ gia dẻo

TiSD4: i% tro bay thay thế, tỷ lệ N/CKD =0.4, sử dụng phụ gia siêu dẻo

TiV4: i% tro bay thay thế, tỷ lệ N/CKD =0.4, sử dụng phụ gia dẻo và bột đá vôi

Ti5: i% tro bay, tỷ lệ N/CKD =0.5

TiD5: i% tro bay thay thế, tỷ lệ N/CKD =0.5, sử dụng phụ gia dẻo

TiSD5: i% tro bay thay thế, tỷ lệ N/CKD =0.5, sử dụng phụ gia siêu dẻo

TiV5: i% tro bay thay thế, tỷ lệ N/CKD =0.5, sử dụng phụ gia dẻo và bột đá vôi

PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM

3.3.1 Phương pháp xác định độ sụt và thời gian sụt

Tính lưu biến của hỗn hợp bê tông được đánh giá qua thí nghiệm xác định độ sụt bằng dụng cụ côn Abrams cải tiến Các thông số độ sụt (S-cm) và thời gian sụt (T, s) được xác định bằng dụng cụ như trình bày trong Hình 3.1.

- Dụng cụ côn Abrams dùng để xác định độ sụt có dạng hình nón cụt và phễu được quy định trong tiêu chuẩn TCVN 3106 : 1993

- Tấm đế (mâm chảy) bằng mica cứng, phẳng, kích thước (1000 x 1000) mm, chiều dày ít nhất 3 mm Tấm đế được hàn với que thép có tròn có đường kính

6 mm chiều cao 350 mm, có chốt giữ cách tấm đế 200mm

- Tấm gia trọng bằng thép, có đường kính 95.25 mm, chiều dày 3.2 mm và có trục xoay đường kính 6.35mm

- Que đầm: làm bằng thép tròn trơn đường kính 16 mm, dài 600 mm, hai đầu múp tròn

Hình 3.1 Chuẩn bị thành phần phối liệu

Hình 3.2 Côn Abrams cải tiến [14], [15]

Thí nghiệm xác định các thông số trình bày trong Hình 3.2 theo các bước sau:

Đổ bê tông qua phễu vào côn thành ba lớp, mỗi lớp chiếm một phần ba chiều cao của côn Sau khi làm phẳng mặt trên, tiến hành rút côn lên theo phương thẳng đứng để xác định các thông số.

- Thời điểm T=0 được xác định khi hỗn hợp bê tông được đầm hoàn thiện và côn Abrams cải tiến được rút lên

- Thời gian sụt T được xác định từ thời điểm T = 0 đến khi khối thép trên bề mặt di chuyển đi xuống đến chiều cao 100mm tính từ đỉnh côn Abrams

- Độ sụt của hỗn hợp bê tông được xác định sau thời gian 60s tính từ thời điểm T=0 a-Bắt đầu b-Xác định thời gian T c-Xác định độ sụt

Hình 3.3 Xác định độ sụt và thời gian sụt theo côn Abrams cải tiến [14], [15]

3.3.2 Phương pháp xác định đường kính chảy xòe và thời gian chảy T500

Để xác định độ chảy xòe của hỗn hợp bê tông, chúng ta áp dụng TCVN 9340 – 2012 Độ chảy xòe được đo bằng thiết bị côn thử độ sụt Abrams, kết hợp với tấm đế và chày đầm theo tiêu chuẩn TCVN 3106: 1993.

Hỗn hợp bê tông được đổ vào côn theo ba lớp và được san phẳng Sau đó, nhẹ nhàng kéo côn lên theo phương thẳng đứng để bê tông chảy đều xuống tấm thép mà không bị đứt đoạn.

Thao tác thí nghiệm bắt đầu bằng việc cho hỗn hợp bê tông chảy tràn trên bề mặt tấm đế Thời gian chảy T500 được xác định bằng cách đo thời gian từ lúc bắt đầu rút côn cho đến khi đường kính hỗn hợp bê tông đạt 500 mm, với độ chính xác 5 mm Sau khi hỗn hợp bê tông ngừng chảy, sử dụng thước đo để xác định đường kính chảy xòe của hỗn hợp bê tông theo hai cạnh vuông góc nhau, cũng với độ chính xác 5 mm Kiểm tra sự đồng nhất của hỗn hợp bê tông là một bước quan trọng trong quá trình này.

Khi xem xét 34 phân tầng tách nước, điều quan trọng là phải chú ý đến khu vực rìa mép hỗn hợp Các kích thước này chỉ nên được xác định khi bê tông chảy đều, đảm bảo không có vị trí nào bị khuyết sâu quá mức.

Độ chảy xòe của hỗn hợp bê tông, được đo bằng milimet (mm) với độ chính xác đến 5 mm, được xác định bằng cách tính trung bình cộng của hai giá trị đường kính của khối bê tông sau khi chảy, với khoảng cách là 50 mm so với cạnh ngoài của bề mặt khối bê tông.

Hình 3.4 Dụng cụ xác định độ chảy xòe

(a) Nón cụt Abrams , (b) Đo độ sụt của bê tông, (c) Đo đường kính chảy xòe

Hình 3.5 Xác định độ linh động chảy xòe bằng thí nghiệm Abrams Đường kính chảy xòe tính toán được xác định bằng công thức

Do: đường kính chảy xòe khi chất lỏng có quán tính rất nhỏ, được xác định theo công thức

(6) k : hệ số xét đến quán tính của chất lỏng

Trong nghiên cứu này, τ đại diện cho ứng suất trượt tới hạn của hỗn hợp bê tông (Pa), ρ là trọng lượng của hỗn hợp bê tông (kg/m³), và V là thể tích của hỗn hợp bê tông trong côn Abrams (m³) Gia tốc trọng trường được ký hiệu là g, trong khi D là đường kính chảy xòe của hỗn hợp bê tông khi sử dụng côn Abrams (m).

3.3.3 Phương pháp xác định độ nhớt Độ nhớt được xác định thông qua giá trị của thời gian sụt của côn Abrams cải tiến và tính chất kỹ thuật của hỗn hợp bê tông tro bay theo công thức (9) và

(10) như sau [14, 15]: à = 1.08.10 -3 ρT (S - 175) khi 200 < S < 260 mm (9) à = 25.10 -3 ρT khi S < 200 mm (10)

Với à : độ nhớt dẻo của hỗn hợp bờ tụng (Pa.s) ρ: Khối lượng thể tích của hỗn hợp bê tông (kg/m 3 ) S: độ sụt của hỗn hợp bê tông (mm)

T: thời gian sụt của hỗn hợp bê tông (s)

3.3.4 Phương pháp xác định ứng suất trượt tới hạn

Thực nghiệm theo côn Abrams cải tiến được thực hiện nhằm xác định các thông số độ sụt và thời gian sụt, từ đó xây dựng mối quan hệ giữa ứng suất trượt tới hạn (yield stress) và độ sụt (s) của hỗn hợp bê tông dựa trên công thức (2) [32].

Với τ 0: ứng suất trượt tới hạn (Pa) ρ: Khối lượng thể tích của hỗn hợp bê tông (kg/m 3 ) s: độ sụt của hỗn hợp bê tông (mm)

3.3.5 Phương pháp xác định thời gian chảy qua phễu V

Khi hỗn hợp bê tông có độ lưu động cao, thời gian chảy của nó được xác định bởi độ nhớt và trọng lượng bản thân Thời gian chảy được đo qua phễu hình V, như minh họa trong hình 3.4.

Hình 3.6 Thí nghiệm xác định thời gian chảy quan phễu V

Miệng phễu có kích thước 515mm X 75mm sau đó vuốt một đoạn 450mm và cuốn phễu dài 150mm có mặt cắt 65mm x 75mm

Để xác định thời gian chảy của hỗn hợp bê tông, thực hiện thí nghiệm bằng cách rót đầy hỗn hợp vào phễu, làm phẳng bề mặt và sau đó mở đáy phễu Thời gian chảy được tính từ lúc mở đáy cho đến khi hỗn hợp bê tông chảy hoàn toàn ra khỏi phễu.

3.3.6 Phương pháp xác định cường độ nén

Quá trình chế tạo hỗn hợp bê tông, đúc và bảo dưỡng mẫu thực nghiệm được thực hiện theo tiêu chuẩn TCVN 3118–2012, sử dụng mẫu hình lăng trụ có kích thước 150x300 mm Cường độ chịu nén của bê tông được xác định dựa trên công thức quy định.

Trong đó: R: cường độ nén, N/mm 2 α: hệ số phụ thuộc vào kích thước mẫu thực nghiệm, α=1 khi kích thước 150x300mm

F - Diện tích thiết diện tích chịu nén, mm 2

Hình 3.7 Mẫu bê tông sau được tháo khuôn để xác định cường độ nén

ẢNH HƯỞNG CỦAHÀM LƯỢNG TRO BAY VÀ THÀNH PHẦN PHỤ

Thành phần tro bay cùng với các phụ gia hóa học và phụ gia bột ảnh hưởng đến độ linh động và tính nhớt của hỗn hợp bê tông, như được trình bày trong bảng 4.2.

Bảng 4.2 Độ nhớt dẻo và ứng suất trượt tới hạn của hỗn hợp bê tông

CP N/CKD Độ nhớt dẻo Ứng suất trượt tới hạn

Hình 4.8 Ảnh hưởng của tro bay và tỷ lệ N/CKD đến độ nhớt của hỗn hợp bê tông

Hỗn hợp bê tông không chứa tro bay và phụ gia cho thấy độ nhớt dẻo dao động từ 500 – 700 Pa.s, tùy thuộc vào tỷ lệ N/CKD Khi hàm lượng tro bay tăng, độ nhớt dẻo có xu hướng giảm, với mức giảm lên đến 30% khi sử dụng 30-50% tro bay Cụ thể, cấp phối có tỷ lệ N/CKD là 0.4 cho giá trị độ nhớt dẻo cao hơn 40-60% so với cấp phối có tỷ lệ 0.5.

Hỗn hợp bê tông có độ dẻo thấp và trung bình khi độ sụt dưới 200 mm cho thấy rằng giá trị độ nhớt dẻo phụ thuộc chủ yếu vào thời gian sụt và trọng lượng thể tích của hỗn hợp Việc thay thế 30 – 50% xi măng bằng tro bay giúp giảm khối lượng thể tích hỗn hợp bê tông từ 3 – 5% do tro bay có khối lượng thể tích nhỏ hơn xi măng khoảng 25% Đồng thời, việc sử dụng tro bay cũng làm tăng độ sụt từ 10 - 15% và giảm thời gian sụt từ 30 – 50%.

Khi hỗn hợp bê tông có độ dẻo thấp, độ sụt không còn quan trọng, mà thời gian sụt lại ảnh hưởng lớn đến độ nhớt dẻo của vật liệu Nghiên cứu cho thấy các hạt tro bay hình cầu có khả năng thay đổi cấu trúc kết bông của vữa xi măng, theo lý thuyết của Legrand, do lực hút điện tích của các hạt xi măng bị thay thế bởi các hạt cầu tro bay, từ đó làm biến đổi tính nhớt của hỗn hợp bê tông.

Hình 4.9 Ảnh hưởng của tro bay và phụ gia dẻo đến độ nhớt của hỗn hợp bê tông

N/CKD=0.4, CKDP0, PGDN/CKD=0.5, CKD@0, PGD

Hình 4.10 Ảnh hưởng của tro bay và phụ gia siêu dẻo đến độ nhớt của hỗn hợp

Khi kết hợp tro bay với phụ gia dẻo và siêu dẻo trong cấp phối bê tông, độ sụt và độ nhớt dẻo của hỗn hợp bê tông có sự thay đổi đáng kể Cụ thể, cấp phối N/CKD 0.4 có độ nhớt khoảng 540 Pa.s, giảm dần xuống 400 Pa.s khi thêm 20% tro bay, và tiếp tục giảm xuống khoảng 300 Pa.s với 40-50% tro bay Đối với cấp phối N/CKD 0.5, độ nhớt ban đầu là 480 Pa.s và giảm liên tục đến 230 Pa.s với 30% tro bay, sau đó gần như không thay đổi khi tỷ lệ tro bay tăng đến 50%.

Hình 4.10 cho thấy độ nhớt của cấp phối N/CKD 0.4 là khoảng 400 Pa.s, không thay đổi nhiều khi thêm 10% tro bay, nhưng giảm nhanh xuống gần 340 Pa.s với 20% tro bay và thay đổi không đáng kể khi tro bay tăng lên 50% Đối với cấp phối N/CKD 0.5, độ nhớt đạt khoảng 350 Pa.s và không thay đổi nhiều với 30% tro bay, sau đó giảm xuống 330 Pa.s khi sử dụng 30% tro bay và hầu như không thay đổi khi tro bay tăng lên 50%.

N/CKD=0.4, CKDP0, PGsDN/CKD=0.5, CKD@0, PGSD

Sự thay đổi độ nhớt dẻo trong bê tông chủ yếu phụ thuộc vào hàm lượng tro bay thay thế xi măng Khi tro bay được kết hợp với phụ gia dẻo, độ nhớt dẻo có thể giảm từ 40-50% Ngược lại, nếu sử dụng tro bay với phụ gia siêu dẻo, mức giảm độ nhớt dẻo chỉ còn khoảng 10-20%.

Tro bay kết hợp với phụ gia hóa học có vai trò quan trọng trong việc cải thiện tính chất lưu biến của hỗn hợp bê tông, giúp nó hoạt động như chất lỏng Bingham Việc giảm độ nhớt dẻo của bê tông cho thấy hỗn hợp này dễ dàng di chuyển trong các thiết bị thi công và có tính công tác tốt hơn.

Hình 4.11 Ảnh hưởng của tro bay và bột đá vôi, phụ gia dẻo đến độ nhớt hỗn hợp

Kết quả nghiên cứu cho thấy, cấp phối với tỷ lệ N/CKD là 0.4 đạt độ nhớt khoảng 300 Pa.s, trong khi cấp phối với N/CKD là 0.5 có độ nhớt gần 600 Pa.s Việc thay thế xi măng bằng tro bay không làm thay đổi đáng kể độ nhớt ở cả hai cấp phối, và chỉ khi tỷ lệ tro bay tăng lên đến 30% thì độ nhớt mới có sự thay đổi rõ rệt Cụ thể, cấp phối N/CKD 0.4 cho thấy độ nhớt giảm từ 300 xuống 170 Pa.s.

N/CKD=0.4, CKDP0, PGD+Đá VôiN/CKD=0.5, CKD@0, PGD+Đá Vôi

Hàm lượng tro bay trong bê tông có ảnh hưởng đáng kể đến độ nhớt, với việc tăng hàm lượng này dẫn đến giảm độ nhớt, đặc biệt khi tỷ lệ N/CKD là 0.5, độ nhớt giảm khoảng 20% đạt 480 Pa.s Tuy nhiên, khi hàm lượng tro bay vượt quá 30%, độ nhớt gần như không thay đổi Sự kết hợp giữa phụ gia bột đá vôi và phụ gia dẻo cho thấy khả năng cải thiện tính dẻo của bê tông, đặc biệt với tỷ lệ N/CKD thấp Đối với bê tông tự lèn, tỷ lệ N/CKD từ 0.35 đến 0.4 là tối ưu để bột đá vôi phát huy hiệu quả, trong khi tỷ lệ cao hơn không làm tăng đáng kể độ nhớt và tính dẻo của hỗn hợp.

Nghiên cứu cho thấy rằng hỗn hợp bê tông sử dụng tro bay kết hợp với bột đá vôi và phụ gia dẻo có tính nhớt vượt trội hơn so với các cấp phối chỉ sử dụng phụ gia dẻo hoặc phụ gia siêu dẻo Kết quả này giúp làm rõ vai trò của tro bay khi kết hợp với phụ gia bột và phụ gia tạo dẻo, ảnh hưởng đến đặc tính nhớt của hỗn hợp bê tông.

Ảnh hưởng của hàm lượng tro bay và thành phần phụ gia đến ứng suất trượt tới hạn của hỗn hợp bê tông

0 10 20 30 40 50 Ứ n g su ất t rư ợ t tớ i h ạn ( P a)

Hình 4.12 Mối quan hệ giữa hàm lượng tro bay và ứng suất trượt tới hạn

Hình 4.13 Mối quan hệ hàm lượng tro bay, phụ gia dẻo và ứng suất trượt tới hạn

Kết quả từ hình 4.12 cho thấy ứng suất trượt tới hạn của bê tông đạt khoảng 2400 Pa, nhưng giảm hơn 2 lần xuống còn 900 Pa khi sử dụng phụ gia dẻo và siêu dẻo Ngoài ra, việc thay thế xi măng bằng tro bay cũng dẫn đến xu hướng giảm dần giá trị ứng suất trượt tới hạn; cụ thể, khi hàm lượng tro bay đạt 50%, ứng suất trượt tới hạn giảm khoảng 15%.

Khi sử dụng cấp phối với tỷ lệ N/CKD là 0.5, ứng suất trượt tới hạn của hỗn hợp bê tông giảm khoảng 10% so với tỷ lệ N/CKD là 0.4, như thể hiện trong Hình 4.13 Các cấp phối có sử dụng tro bay cũng cho thấy xu hướng giảm dần ứng suất trượt tới hạn, trong đó, cấp phối kết hợp tro bay và phụ gia dẻo đạt mức suy giảm ứng suất trượt tới hạn lên tới 25%.

N/CKD=0.4, Tro bay +PGDN/CKD=0.5, Tro bay +PGD

Hình 4.14 Mối quan hệ giữa hàm lượng tro bay, phụ gia siêu dẻo và ứng suất trượt tới hạn

Hình 4.15 Mối quan hệ giữa hàm lượng tro bay, phụ gia dẻo, bột đá vôi và ứng suất trượt tới hạn

N/CKD=0.4, Tro bay + PGsD N/CKD=0.5, Tro bay +PGSD

N/CKD=0.4, Tro bay+PGD+Đá vôii N/CKD=0.5, Tro bay +PGD+ đá vôi

Khi tỷ lệ tro bay đạt 50%, việc sử dụng phụ gia siêu dẻo giúp giảm giá trị ứng suất trượt tới hạn từ 900 Pa xuống khoảng 750 Pa, cho thấy sự cải thiện đáng kể trong tính năng của hỗn hợp.

Khi tỷ lệ N/CKD thay đổi từ 0.4 đến 0.5, ứng suất trượt tới hạn giảm xuống còn 600 Pa, như thể hiện trong Hình 4.14 Sự thay đổi này chủ yếu diễn ra khi hàm lượng tro bay nằm trong khoảng 10 – 20%, trong khi với hàm lượng tro bay cao hơn, sự thay đổi trở nên không đáng kể Bên cạnh đó, chênh lệch ứng suất trượt tới hạn giữa các cấp phối có tỷ lệ N/CKD khác nhau cũng không lớn.

Hình 4.15 trình bày kết quả cho thấy khi sử dụng phụ gia bột đá vôi kết hợp với phụ gia dẻo, ứng suất trượt tới hạn của hỗn hợp bê tông giảm từ 1000 Pa xuống.

Khi tỷ lệ N/CKD là 0.4, áp suất giảm xuống 600 Pa, trong khi ở tỷ lệ 0.5, áp suất giảm từ 850 Pa xuống 600 Pa Thực nghiệm cho thấy bột đá vôi và phụ gia có khả năng giảm ứng suất trượt tới hạn khoảng 20-40%, và sự khác biệt giữa các tỷ lệ N/CKD với hàm lượng tro bay cao là không đáng kể.

Giá trị ứng suất trượt tới hạn của hỗn hợp bê tông chịu ảnh hưởng chủ yếu bởi phụ gia hóa học và bột đá vôi, hơn là tác động của tro bay Sự giảm dần của giá trị này cho thấy rằng việc sử dụng phụ gia dẻo kết hợp với bột đá vôi và tro bay giúp cải thiện tính nhớt dẻo của vật liệu Điều này cho phép hỗn hợp bê tông tro bay tạo ra áp lực dịch chuyển thấp hơn trong các thiết bị thi công, từ đó nâng cao tính công tác của hỗn hợp.

Ảnh hưởng của hàm lượng tro bay và phụ gia đến khả năng chảy và thời gian chảy của hỗn hợp bê tông

Khi tro bay được kết hợp với phụ gia hóa học và phụ gia bột, tính dẻo của hỗn hợp bê tông tăng cao Để xác định các thông số lưu biến của hỗn hợp này, cần khảo sát khả năng chảy xòe khi đạt độ linh động cao Tính lưu biến cao của hỗn hợp bê tông tro bay, phụ gia dẻo và phụ gia siêu dẻo đã được thực nghiệm qua các chỉ số chảy xòe và thời gian chảy qua phễu V, với kết quả được trình bày trong bảng 4.3.

Bảng 4.3 Khả năng chảy và thời gian chảy của hỗn hợp bê tông tro bay

Thời gian T500 mm giây giây mm giây giây

Hình 4.18 Mối quan hệ giữa hàm lượng tro bay, phụ gia dẻo và độ chảy xòe

Hình 4.19 Mối quan hệ giữa hàm lượng tro bay, phụ gia siêu dẻo và độ chảy xòe

N/CKD=0.4,tro bay + PGD N/CKD=0.5, Tro bay +PGD

N/CKD=0.4, Tro bay+ PGSDN/CKD=0.5, Tro bay + PGSD

Hình 4.20 Mối quan hệ giữa hàm lượng tro bay, phụ gia dẻo, bột đá vôi và độ chảy xòe

Kết quả trong Hình 4.18 cho thấy độ chảy xòe đạt khoảng 400 mm với 50% tro bay thay thế và tỷ lệ N/CKD là 0.4 Độ chảy xòe có thể vượt 500 mm khi tỷ lệ N/CKD tăng lên 0.5 Sử dụng phụ gia siêu dẻo, độ chảy xòe có thể đạt 600 mm với tỷ lệ N/CKD là 0.4 và gần 700 mm khi tỷ lệ N/CKD là 0.5 (Hình 4.19) Khi kết hợp phụ gia bột đá vôi và phụ gia dẻo, độ chảy xòe có thể đạt 700 mm tại cả hai tỷ lệ N/CKD là 0.4 và 0.5 (Hình 4.20).

N/CKD=0.4, Tro bay+PGD+Đá VôiN/CKD=0.5, Tro bay+PGD+Đá Vôi

Hình 4.21 Khả năng chảy xòe của hỗn hợp bê tông, xác định T500 và thời gian chảy xòe

Độ nhớt dẻo của hỗn hợp bê tông đóng vai trò quan trọng trong khả năng chảy tràn trên bề mặt phẳng, được xác định qua thiết bị côn Abrams Việc sử dụng bột đá vôi và phụ gia dẻo giúp cải thiện độ dẻo của hỗn hợp, trong khi phụ gia siêu dẻo giảm ứng suất trượt tới hạn, tạo điều kiện cho bê tông chảy tràn hiệu quả So với yêu cầu kỹ thuật của bê tông tự lèn với độ chảy xòe từ 600 – 800 mm, tro bay kết hợp với phụ gia hóa học và phụ gia bột có thể đạt được mức chảy tràn mong muốn Tính nhớt dẻo và lưu biến cao của hỗn hợp vật liệu mới cho phép đạt được độ linh động cao, đồng thời cho thấy vai trò quan trọng của phụ gia hóa học và phụ gia bột trong việc kết hợp với hạt tro bay để tạo ra độ nhớt dẻo và tính lưu biến cho hỗn hợp bê tông.

Hỗn hợp bê tông có đặc tính chảy tràn, cho phép đạt được yêu cầu của bê tông tự lèn Do đó, việc thực nghiệm đánh giá các thông số thời gian là cần thiết để đảm bảo chất lượng và hiệu suất của bê tông.

60 chảy và thời gian đạt khả năng chảy xòe, kết quả thực nghiệm so sánh trình bày trong hình 4 22 – 4 25

Hình 4.22 Mối quan hệ giữa tro bay- phụ gia siêu dẻo và thời gian chảy T500

Hình 4.23 Mối quan hệ giữa tro bay, PGD và đá vôi và thời gian chảy T500 y = 0,06x + 0,5 R² = 0,84 y = 0,0543x + 1,4762 R² = 0,7547

N/CKD=0.4, Tro bay+PGSD N/CKD=0.5, Tro bay +PGSD y = 0,0686x + 1,619 R² = 0,8816 y = 0,0686x + 1,9524 R² = 0,8816

N/CKD=0.4, Tro bay+bột Đá VôiN/CKD=0.5, Tro bay + bột Đá Vôi

Khả năng chảy xòe của hỗn hợp bê tông phụ thuộc vào thời gian đạt đường kính chảy 500mm Khi sử dụng phụ gia siêu dẻo, thời gian chảy có xu hướng tăng, đạt khoảng 4 giây với tỷ lệ N/CKD là 0.4 và gần 5 giây với tỷ lệ N/CKD là 0.5 Mối quan hệ giữa hàm lượng tro bay và thời gian chảy là tuyến tính Cấp phối với tỷ lệ N/CKD là 0.5, kết hợp với phụ gia siêu dẻo, cho thời gian chảy xòe cao hơn so với cấp phối N/CKD là 0.4, với sự chênh lệch khoảng 1 giây.

Sử dụng phụ gia bột đá vôi kết hợp với phụ gia dẻo cho thấy thời gian chảy đạt khoảng 5 giây với tỷ lệ N/CKD là 0.4 và gần 6 giây khi tỷ lệ N/CKD là 0.5 Mối quan hệ tuyến tính giữa hàm lượng tro bay và thời gian chảy T500 cho thấy tro bay đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành tính nhớt dẻo và độ lưu biến cao của hỗn hợp bê tông Cấp phối với N/CKD là 0.4 có thời gian chảy chỉ thấp hơn khoảng 1/3 giây so với cấp phối N/CKD là 0.5 Sự khác biệt trong thời gian chảy T500 giữa các cấp phối khi sử dụng bột đá vôi và phụ gia dẻo không lớn như khi sử dụng phụ gia siêu dẻo Cấp phối sử dụng tro bay và bột đá vôi cho thấy tính dẻo- nhớt gần tương đương nhau khi áp dụng các tỷ lệ N/CKD khác nhau.

Phụ gia siêu dẻoBột đá vôi-Phụ gia

Hình 4.24 Mối quan hệ giữa hàm lượng tro bay, phụ gia và thời gian chảy T500 với N/CKD là 0.5

Theo yêu cầu của bê tông tự lèn, thời gian đạt đường kính chảy xòe khoảng 6 giây Kết quả cho thấy phụ gia bột đá vôi có thời gian chảy T500 tương tự như phụ gia siêu dẻo khi sử dụng tro bay 10% Khi hàm lượng tro bay tăng, hỗn hợp tro bay – bột đá vôi đạt thời gian 6 giây tốt hơn so với hỗn hợp tro bay – phụ gia siêu dẻo Bột đá vôi tạo ra đặc tính dính và nhớt, giúp hỗn hợp bê tông chảy xòe trên bề mặt phẳng Thời gian chênh lệch giữa cấp phối dùng phụ gia siêu dẻo – tro bay và cấp phối dùng tro bay – bột đá vôi – phụ gia dẻo khoảng gần 1 giây Khi hàm lượng tro bay tăng, vai trò của bột đá vôi và phụ gia dẻo càng ảnh hưởng rõ rệt đến hỗn hợp bê tông tro bay.

Hàm lượng N/CKD cao trong hỗn hợp bê tông – tro bay giúp đạt thời gian chảy 6 giây, đáp ứng yêu cầu của bê tông tự lèn Sử dụng phụ gia bột đá vôi không chỉ làm tăng độ lưu biến mà còn cải thiện khả năng đạt thời gian chảy xòe so với việc dùng phụ gia siêu dẻo.

Hình 4.25 Ảnh hưởng của tro bay, phụ gia và thời gian chảy phễu V

Thời gian hỗn hợp bê tông chảy qua phễu hình V giảm dần theo hàm lượng tro bay, với thời gian chảy thấp nhất đạt gần 6 giây khi sử dụng phụ gia siêu dẻo và dưới 5 giây với phụ gia bột đá vôi Bột đá vôi kết hợp với phụ gia dẻo giúp giảm thời gian chảy, cho thấy khả năng lưu biến cao của hỗn hợp bê tông Mối quan hệ giữa thời gian chảy và hàm lượng tro bay là tuyến tính; cấp phối sử dụng phụ gia siêu dẻo có thời gian chảy cao hơn so với cấp phối dùng bột đá vôi Điều này cho phép điều chỉnh các cấp phối bê tông để đạt được tính dẻo và tính dính tốt Nghiên cứu cũng so sánh với phương pháp số của tác giả Coussot, cho thấy giá trị thực nghiệm cao khi đạt độ lưu biến tối ưu.

Phụ gia siêu dẻoBột đá vôi-Phụ gia

64 công thức thực nghiệm (5) xác định độ chảy xòe của hỗn hợp bê tôngtheo ứng suất trượt tới hạn Kết quả đánh giá trình bày trong bảng 4.4

Bảng 4.4 So sánh giá trị ứng suất trượt tới hạn và độ chảy xòe

Do b k D Sai số mm mm % mm mm %

T04 395 0.32 0.76 301 0.26 T05 409 0.27 0.82 335 11.75 T14 395 0.32 0.76 301 0.21 T15 409 0.28 0.82 335 11.70 T24 395 0.32 0.76 301 0.17 T25 409 0.28 0.82 335 11.65 T34 403 0.30 0.79 320 6.69 T35 418 0.25 0.86 360 12.50 T44 403 0.30 0.79 320 6.64 T45 418 0.25 0.86 360 12.45 T54 403 0.30 0.79 320 6.59 T55 418 0.25 0.86 360 2.77 T0D4 418 0.25 0.86 361 12.71 T0D5 437 0.20 0.95 413 3.32 T1D4 418 0.25 0.86 360 6.02 T1D5 437 0.20 0.95 413 -3.94 T2D4 418 0.25 0.86 360 5.96 T2D5 446 0.18 0.98 439 -2.45 T3D4 425 0.23 0.89 379 5.36 T3D5 446 0.18 0.98 439 -6.65 T4D4 425 0.23 0.89 379 2.45 T4D5 462 0.15 1.05 485 -0.99 T5D4 425 0.23 0.89 379 -5.30 T5D5 462 0.15 1.05 485 -4.94 T0SD4 476 0.13 1.10 525 2.90 T0SD5 492 0.11 1.16 570 3.61 T1SD4 476 0.13 1.10 524 2.81 T1SD5 492 0.11 1.16 569 3.53 T2SD4 492 0.11 1.16 569 7.40 T2SD5 492 0.11 1.16 569 -1.90 T3SD4 492 0.11 1.16 569 -1.96 T3SD5 512 0.09 1.22 624 0.62 T4SD4 492 0.11 1.16 568 -5.32 T4SD5 511 0.09 1.22 623 -4.11 T5SD4 491 0.11 1.16 568 -6.96 T5SD5 511 0.09 1.22 623 -8.43 T0VD4 463 0.15 1.05 486 -8.33 T0VD5 476 0.13 1.10 523 -8.18 T1VD4 462 0.15 1.05 485 -11.73 T1VD5 492 0.11 1.16 568 -3.70 T2VD4 483 0.12 1.13 544 -6.15 T2VD5 491 0.11 1.16 568 -12.66 T3VD4 483 0.12 1.13 544 -10.85 T3VD5 511 0.09 1.22 622 -8.49 T4VD4 511 0.09 1.22 622 -2.86 T4VD5 511 0.09 1.22 622 -11.19 T5VD4 510 0.09 1.22 621 -10.00 T5VD5 511 0.09 1.22 621 -12.52

Hình 4.26 So sánh mối quan hệ giữa độ chảy xòe và ứng suất trượt tới hạn

Kết quả thực nghiệm cho thấy khi sử dụng tro bay, đường kính chảy xòe của hỗn hợp bê tông đạt hơn 700 mm Theo hình 4.26, công thức xác định đường kính chảy xòe dựa trên ứng suất trượt tới hạn theo Coussot dao động từ 400 đến hơn 500 mm, với sai số giữa kết quả thực nghiệm và công thức Coussot khoảng -12.5% đến 12.5% So sánh cho thấy ứng suất trượt tới hạn vào khoảng 1250.

Công thức Coussot và kết quả thực nghiệm cho thấy sự tương đồng với đường kính chảy xòe đạt 450 mm Đặc biệt, công thức Coussot đã được bổ sung hệ số k để phản ánh tính lưu biến cao của hỗn hợp bê tông, như thể hiện trong hình 4 Kết quả cho thấy y = 47819x -0,662 với R² = 0,9661 và y = 1813,5x -0,197 với R² = 0,9993.

0 500 1000 1500 2000 2500 Độ chảy xòe (mm) Ứng suất trượt tới hạn (Pa)

Thực nghiệmCông thức Coussot

Hình 4.27 So sánh mối quan hệ giữa độ chảy xòe và ứng suất trượt tới hạn khi sử dụng hệ số điều chỉnh k

Kết quả từ việc áp dụng hệ số điều chỉnh k cho thấy đường kính chảy xòe của hỗn hợp bê tông theo phương pháp Coussot tương đồng với kết quả thực nghiệm được trình bày trong hình.

Khi ứng suất trượt tối hạn vượt quá 1000 Pa, độ chảy xòe thực tế sẽ thấp hơn so với dự đoán từ công thức Coussot Ngược lại, khi ứng suất trượt tới hạn dưới 1000 Pa, thực nghiệm cho thấy đường kính chảy xòe cao hơn Đặc biệt, tại mức ứng suất trượt tới hạn khoảng 600 Pa, hiện tượng này càng rõ nét.

Kết quả thực nghiệm cho thấy đường kính chảy xòe đạt 700mm, vượt qua giá trị 600mm theo công thức Coussot Mối quan hệ giữa ứng suất trượt tới hạn và độ chảy xòe được mô tả bằng phương trình y = 22341x - 0.555, với hệ số xác định R² = 0.9963, trong đó x đại diện cho ứng suất trượt tới hạn (Pa).

0 500 1000 1500 2000 2500 Độ chảy xòe (mm) Ứng suất trượt tới hạn (Pa)

Thực nghiệmCông thức Coussot

Độ nhớt dẻo và ứng suất trượt tới hạn của hỗn hợp bê tông, được xác định từ thời gian sụt và độ sụt, cho phép đánh giá vai trò của hạt tro bay trong việc thay đổi tính lưu biến, khả năng chảy và thời gian chảy của bê tông Kết quả so sánh với công thức Coussot cho thấy sự tương đồng giữa giá trị thực nghiệm và phương pháp số trong việc xây dựng các thông số lưu biến của hỗn hợp bê tông.

Ảnh hưởng của hàm lượng tro bay và phụ gia đến khả năng phát triển cường độ của bê tông

Nghiên cứu vai trò của tro bay kết hợp với các phụ gia khác cho thấy rõ rệt ảnh hưởng của phụ gia đến tính nhớt và dẻo của hỗn hợp bê tông Khả năng làm việc của hỗn hợp bê tông ảnh hưởng lớn đến điều kiện thi công và tính chất cường độ của vật liệu Thực nghiệm đã xác định vai trò của các yếu tố này đối với cường độ bê tông, như trình bày trong hình 4.29.

Hình 4.28 Mối quan hệ giữa hàm lượng tro bay, phụ gia và cường độ nén khi tỷ lệ

N/CKD=0.4Phụ gia dẻoPhụ gia siêu dẻoBột đá vôi-Phụ gia

Hình 4.29 Cấu trúc bề mặt bê tông tro bay sau 28 ngày

Hình 4.30 Cấu trúc bề mặt bê tông tro bay sử dụng phụ gia dẻo

Kết quả đánh giá cường độ chịu nén của bê tông cho thấy sự thay đổi rõ rệt khi sử dụng phụ gia trong thành phần cấp phối Cường độ bê tông đạt được vào khoảng

Cường độ bê tông đạt 40 N/mm² với cấp phối N/CKD là 0.4, và có xu hướng tăng khi sử dụng phụ gia dẻo và siêu dẻo Tuy nhiên, cường độ giảm rõ rệt khi kết hợp bột đá vôi với phụ gia dẻo Khi tăng hàm lượng tro bay thay thế xi măng, cường độ của cấp phối sử dụng phụ gia dẻo và siêu dẻo không thay đổi đáng kể cho đến 20% tro bay, sau đó giảm khoảng 10% khi sử dụng 40-50% tro bay Đối với cấp phối không dùng phụ gia và cấp phối kết hợp phụ gia với bột đá vôi, cường độ giảm đều theo hàm lượng tro bay Thực nghiệm cho thấy, việc thay thế xi măng bằng tro bay làm giảm cường độ bê tông khoảng 10-15%.

Phân tích bề mặt cấu trúc bê tông tro bay sau khi đóng rắn bằng phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) cho thấy sự tồn tại của các hạt cầu tro bay bao bọc quanh hạt cốt liệu với kích thước từ 1-5 µm Hình ảnh cũng chỉ ra rằng trong vùng chuyển tiếp giữa các hạt cốt liệu, có mặt các hạt hình cầu của tro bay chưa phản ứng hoàn toàn, nằm lẫn trong các lỗ rỗng của vật liệu Điều này cho thấy quá trình hydrat hóa để phản ứng pozolane chưa diễn ra đầy đủ, và lượng nước cần thiết để tạo độ nhớt dẻo cho hỗn hợp bê tông đã để lại các lỗ rỗng trên bề mặt vật liệu, dẫn đến việc giảm cường độ của bê tông.

Hình 4.31 Mối quan hệ giữa hàm lượng tro bay, phụ gia và cường độ nén khi tỷ lệ

Kết quả nghiên cứu cho thấy ảnh hưởng của tro bay và các loại phụ gia đến cường độ nén của bê tông với tỷ lệ N/CKD là 0.5 Cường độ nén đạt khoảng 36 N/mm², tối ưu đạt gần 45 N/mm² khi sử dụng bột đá vôi và phụ gia dẻo kết hợp Tuy nhiên, cường độ nén có xu hướng giảm khi hàm lượng tro bay tăng, với mức giảm khoảng 10-20% khi sử dụng đến 50% tro bay Các cấp phối sử dụng bột đá vôi và phụ gia dẻo cho thấy khả năng phát triển cường độ tốt hơn so với các cấp phối khác.

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng các thành phần phụ gia hóa học và bột đá vôi kết hợp với hàm lượng tro bay ảnh hưởng đến các thông số lưu biến của vật liệu Điều này cũng tác động đến cấu trúc đặc chắc của bê tông, góp phần cải thiện cường độ nén Do đó, việc sử dụng phụ gia kết hợp với tro bay cần chú ý đến thiết kế tỷ lệ N/CKD để tối ưu hóa hỗn hợp bê tông vữa.

N/CKD=0.5Phụ gia dẻoPhụ gia siêu dẻoBột đá vôi-Phụ gia

71 có tính dẻo- nhớt phù hợp với thiết bị thi công, qui trình vận hành và sự ổn định cường độ của bê tông

Định dạng
Số trang	97
Dung lượng	12,57 MB