Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng hạt thoi dẹt đến tính công tác và cường độ của bê tông

Bài viết Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng hạt thoi dẹt đến tính công tác và cường độ của bê tông nghiên cứu đánh giá sự ảnh hưởng của hàm lượng hạt thoi dẹt có trong cốt liệu lớn đến tính công tác và cường độ của bê tông.

Công nghiệp rừng NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG HẠT THOI DẸT ĐẾN TÍNH CƠNG TÁC VÀ CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG Đặng Văn Thanh1 Nguyễn Văn Bắc2 TS Trường Đại học Lâm nghiệp KS Trường Đại học Lâm nghiệp TĨM TẮT Bằng phương pháp thí nghiệm phòng xác định độ sụt hỗn hợp bê tông cường độ chịu nén bê tông, nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng hàm lượng hạt thoi dẹt có cốt liệu lớn đến tính cơng tác cường độ bê tông Từ loại nguyên, vật liệu lựa chọn, sử dụng phương pháp lý thuyết kết hợp thực nghiệm, tiến hành thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông Với kết đạt được, cố định hàm lượng thành phần vật liệu (cốt liệu lớn, cốt liệu nhỏ, xi măng nước) theo thiết kế, điều chỉnh hàm lượng hạt thoi dẹt có cốt liệu lớn theo mức: 0%, 5%, 10%, 15%, 20% 25% để nhào trộn hỗn hợp xác định độ sụt chế tạo mẫu bê tông xác định cường độ chịu nén Kết nghiên cứu rằng, ảnh hưởng hàm lượng hạt thoi dẹt cốt liệu lớn đến độ sụt cường độ chịu nén rõ rệt; đề xuất với loại bê tông tương đương B15, hàm lượng hạt thoi dẹt không nên vượt 15% Từ khóa: Cường độ bê tơng, độ sụt, hàm lượng hạt thoi dẹt, hàm lượng tạp chất I ĐẶT VẤN ĐỀ nhau, chí trái ngược Do đó, Trong thiết kế thành phần bê tơng việc cịn nhiều vấn đề cần phải tiếp tục nghiên cứu; xác định cấp phối cốt liệu tính chất kỹ có số vấn đề như: nghiên cứu thuật cốt liệu đặc biệt quan trọng, ảnh chủ yếu tập trung bê tông dùng xây hưởng lớn đến đặc tính kỹ thuật bê tơng dựng nói chung, nghiên cứu bê tơng xây thiết kế Từ trước đến nay, nghiên cứu dựng đường tơ cịn ít; kết nghiên cứu bê tông xi măng thường tập trung vào số ảnh hưởng hàm lượng hạt thoi dẹt (kích lĩnh vực như: độ nén dập cường độ cốt liệu thước hạt theo phương chênh lệch lớn (Ai-Qin Shen 2004, Tian-Yu Liang 2004, lần) cốt liệu lớn chưa Kai-Wei Song 2005, A.M Na Wei er 1983; thống toàn diện; nghiên cứu ảnh đường kính danh định lớn (Li-Bin Yu hưởng hàm lượng tạp chất cốt liệu 2002, Fu zhi 2012, A.M Na Wei er 1983, hạn chế; nghiên cứu chưa đề Kai-Wei Song 2005); hàm lượng cốt liệu lớn cập đến việc bê tông dùng cho cấp đường, (Baalbaki công 1991, Turan et al 1997, vùng khí hậu khác Đặc biệt Việt Alain Derris 2002) Các kết luận từ Nam, cịn q nghiên cứu ảnh nghiên cứu đưa từ kết thí hưởng đặc điểm cốt liệu đến tính nghiệm có sở khoa học, nhiên số lượng bê tơng xi măng Bằng phương pháp thực thí nghiệm tính hệ thống, tính tồn diện nghiệm phịng, nghiên cứu phân tích cịn hạn chế Đồng thời, vấn đề đánh giá ảnh hưởng hàm lượng hạt thoi nghiên cứu, yếu tố ảnh hưởng kết dẹt cốt liệu lớn đến độ sụt hỗn hợp nghiên cứu không hồn tồn giống cường độ bê tơng TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 2-2015 83 Công nghiệp rừng II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu Chất kết dính: Đề tài sử dụng xi măng pooc Lương Sơn – Hịa Bình – Việt Nam Các thông số kỹ thuật loại xi măng thỏa mãn quy định Tiêu chuẩn Việt Nam lăng PC 30 sản xuất Nhà máy xi măng (TCVN 2682: 2009), thể bảng 01 Bảng 01 Một số tiêu kỹ thuật xi măng PC-30 TT Chỉ tiêu kỹ thuật Trị số Giới hạn bền nén: - Sau ngày ± 45 phút - Sau 28 ngày ± Thời gian đông kết - Bắt đầu - Kết thúc Độ nghiền mịn, xác định theo: - Phần cịn lại sàng kích thước lỗ 0,09mm - Bề mặt riêng, phương pháp Blaine ≥ 16 N/mm2 ≥ 30 N/mm2 ≥ 45 phút ≤ 375 phút ≤ 15 % ≥ 2800 cm2/g Cốt liệu: Sử dụng cốt liệu nhỏ loại cát vàng Sông Hồng, khai thác khu vực Sơn Tiêu chuẩn Việt Nam Thành phần bê tông: Áp dụng phương pháp Tây – Hà Nội – Việt Nam; cốt liệu lớn loại đá dăm khai thác chế biến từ mỏ đá Hịa Thạch – Quốc Oai - Hà Nội; thơng số lý thuyết kết hợp thực nghiệm để thiết kế thành phần bê tông B15; kết lựa chọn thành phần vật liệu thể bảng 02 kỹ thuật cốt liệu thỏa mãn quy định Bảng 02 Lựa chọn thành phần vật liệu chế tạo bê tông D (kg/m ) C (kg/m3) X (kg/m3) N (lít) 1140 765 390 195 2.2 Phương pháp nghiên cứu Dựa sở kết thiết kế thành phần bê tông xi măng; việc điều chỉnh hàm lượng hạt thoi dẹt cốt liệu lớn, tiến hành chế tạo mẫu làm thí nghiệm xác định độ sụt hỗn hợp bê tông cường độ chịu nén bê tơng; thơng qua kết thí nghiệm, phân tích tổng hợp đánh giá ảnh hưởng đến độ sụt cường độ 2.2.1 Thí nghiệm xác định ảnh hưởng Để đánh giá ảnh hưởng hàm lượng hạt thoi dẹt (hạt yếu - ký hiệu: Y) cốt liệu lớn đến độ sụt cường độ chịu nén, sử dụng 06 nhóm mẫu cốt liệu lớn có hàm lượng hạt thoi dẹt là: 0%; 5%; 10%; 15%; 20% 25% để chế tạo mẫu hỗn hợp bê tông với tỉ lệ thành phần vật liệu theo thiết kế Cụ thể thành phần vật liệu (Đá dăm – D, Cát – C, Xi măng – X Nước – N) chế tạo mẫu hỗn hợp thể bảng 03 hàm lượng hạt thoi dẹt 84 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 2-2015 Cơng nghiệp rừng Bảng 03 Thành phần vật liệu chế tạo nhóm mẫu TT Y (%) D (kg/m3) C (kg/m3) X (kg/m3) N (l/m3) 10 15 20 25 1140 1140 1140 1140 1140 1140 765 765 765 765 765 765 390 390 390 390 390 390 195 195 195 195 195 195 2.2.2 Thí nghiệm xác định độ sụt cường III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN độ chịu nén 3.1 Sự ảnh hưởng hàm lượng hạt thoi dẹt đến độ sụt Độ sụt hỗn hợp cường độ chịu nén bê tông xác định theo Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 3106: 1993 TCVN 3118: 1993) Kết độ sụt mẫu hỗn hợp bê tông xác định sau nhào trộn (S1) sau 30 phút (S30) thể bảng 04 Bảng 04 Kết thí nghiệm độ sụt Độ sụt sau ban đầu sau 30 phút (mm) TT Y (%) 10 15 20 25 Lần Lần Lần Trung bình S1 S30 S1 S30 S1 S30 S1 S30 65 62 58 50 40 28 46 44 42 32 25 15 68 64 56 46 42 30 45 43 40 34 23 16 70 62 58 46 40 31 48 45 40 33 22 16 68 63 57 47 41 30 46 44 41 33 23 16 Từ kết thí nghiệm, xây dựng quan hệ hàm lượng hạt yếu độ sụt hỗn hợp, thể qua đồ thị hình 01 Hình 01 Quan hệ hàm lượng hạt yếu độ sụt TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 2-2015 85 Cơng nghiệp rừng Từ kết thí nghiệm độ sụt bảng 04 đồng nghĩa với tổng diện tích bề mặt hạt hình 01 cho thấy: Độ sụt hỗn hợp bê tông tăng, làm yêu cầu lượng hồ xi măng tăng (yêu giảm dần hàm lượng hạt yếu tăng Điều cầu lượng nước tăng), lượng nước hạt dài nhọn, dẹt làm thay đổi nhào trộn không đổi, tất yếu dẫn tới độ sụt đồng thành phần làm xuất giảm Độ sụt hỗn hợp giảm theo thời gian tượng phân tách, phân tầng; hạt từ đưa nước vào nhào trộn, xi măng thoi dẹt có diện tích bề mặt lớn, làm cho tổng thủy hóa, q trình đơng cứng hình thành diện tích tiếp xúc cốt liệu hồ xi măng cường độ xảy ra, làm hỗn hợp linh động tăng, dẫn đến yêu cầu lượng nước nhào trộn theo thời gian yêu cầu tăng Lúc này, dùng lượng nước Quan hệ hàm lượng hạt yếu (Y) độ nhào trộn không đổi làm giảm độ sụt sụt ban đầu (S1), độ sụt sau 30 phút (S30) hỗn hợp hỗn hợp bê tơng xi măng nghiên cứu Khi hàm lượng hạt yếu vượt 15%, độ dùng phương trình (1) (2) để đánh giá: sụt hỗn hợp bê tông giảm với tốc độ S1 = - 0,025Y2 – 0,889Y + 67,78 nhanh (28,78 - 66,19%); đồng thời sau nửa giờ, (1) S30 = -0,0371Y – 0,3457Y + 46,667 (2) độ sụt giảm nhiều (29,07 - 47,19%) Điều do, hàm lượng hạt yếu (thoi dẹt) 3.2 Sự ảnh hưởng hàm lượng hạt thoi dẹt đến cường độ tăng, liên kết móc nối gữa hạt cốt liệu Kết thí nghiệm cường độ mẫu trở nên chắn hơn, hạt khó dịch chuyển, xoay đảo, làm cho tính lưu động hỗn hợp bê tông xi măng ngày tuổi (Rb7) 28 giảm; đồng thời, hàm lượng hạt thoi dẹt tăng ngày tuổi (Rb28) thể bảng 05 Bảng 05 Kết thí nghiệm cường độ chịu nén Cường độ chịu nén R7 R28 (MPa) TT Y (%) Lần Lần Trung bình Rb7 Rb28 Rb7 Rb28 Rb7 Rb28 Rb7 Rb28 17,3 22,2 16,8 21,5 16,8 21,6 17,0 21,8 16,8 21,5 16,6 21,3 16,4 21,0 16,6 21,3 10 16,3 20,9 16,1 20,6 15,9 20,4 16,1 20,6 15 15,1 19,4 15,4 19,7 15,3 19,6 15,3 19,6 20 13,9 17,8 14,3 18,3 13,7 17,6 14,0 17,9 25 12,7 16,3 12,8 16,4 13,0 16,7 12,8 16,5 Từ kết thí nghiệm, xây dựng quan hệ hàm lượng hạt thoi dẹt đến cường độ 86 Lần chịu nén bê tông, thể qua đồ thị hình 02 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 2-2015 Cơng nghiệp rừng Hình 02 Quan hệ hàm lượng hạt yếu cường độ Từ kết thí nghiệm cường độ bảng 05 Với loại bê tơng B15 sử dụng vật liệu hình 02 cho thấy: cường độ bê tông giảm rõ rệt hàm lượng hạt thoi dẹt tăng; chế tạo đá dăm, cát vàng, xi măng PC 30 không sử dụng phụ gia, mức độ ảnh hưởng hàm lượng hạt thoi dẹt chưa vượt 15% cường độ chịu nén mẫu giảm tương đối hàm lượng hạt thoi dẹt cốt liệu lớn thể qua phương trình chậm đảm bảo cường độ yêu cầu (20MPa); hàm lượng hạt thoi dẹt vượt thiết lập với mức độ tin cậy cao Tổng hợp phân tích, kiến nghị: Với bê 15% cường độ giảm với tốc độ nhanh (17,76 ÷24,35%) cường độ bê tông không tông B15 sử dụng vật liệu chế tạo đá dăm, cát vàng, xi măng PC 30 không sử dụng phụ đạt cường độ yêu cầu Quan hệ hàm lượng hạt yếu (Y) gia, hàm lượng hạt thoi dẹt cốt liệu lớn không nên vượt 15% cường độ tuổi ngày (Rb7), cường độ tuổi 28 ngày (Rb28) loại bê tông xi măng nghiên TÀI LIỆU THAM KHẢO cứu dùng phương trình (3) (4) để đánh giá: Rb28 = - 0,006Y2 – 0,058Y + 21,76 (3) (4) Rb28 = - 0,0049Y – 0,0453Y + 16,978 IV KẾT LUẬN Độ sụt hỗn hợp cường độ bê tông giảm dần hàm lượng hạt yếu tăng Khi hàm lượng hạt yếu chưa vượt 15%, tiêu độ sụt cường độ chịu nén đảm bảo yêu cầu; vượt 15% độ sụt hỗn hợp giảm nhanh cường độ chịu nén không đảm bảo yêu cầu Ai-Qin Shen (2004) Cement and concrete China Communications Press Tian-Yu Liang (2004) Study on influence of coarse aggregate to concrete compression strength Chongqing University Kai-Wei Song (2005) Study on influence of coarse aggregate to concrete breaking strength Chongqing University A.M Na Wei er (1983) Performance of Concrete Chinese architecture Press Fu zhi et al (2012) Construction technique on slip-form of Cement concrete pavement China Communications Press Baalbaki, Walid, et al (1991) Influence of coarse aggregate on elastic properties of High-performance concrete ACI Material Joumal Turan, ozturan, cangizhanlecen (1997) “Effect of coarse aggregate type on mechanical properties of concrete with different strengths” Cement and Concrete Research, 27 (2): 641-643 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 2-2015 87 Công nghiệp rừng Alain Denis (2002) “Effect of coarse aggregate on the workability of sanderete” Cement and Concrete Researeh, 32 (5): 701-706 10 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3106:1993 - Hỗn hợp bê tông nặng – Phương pháp thử - Phương pháp xác định độ sụt Hà Nội, 1993 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2682:2009 – Xi măng Poóc lăng – Yêu cầu kỹ thuật Hà Nội, 2009 11 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3118:1993 - Bê tông nặng – Phương pháp thử - Phương pháp xác định cường độ nén Hà Nội, 1993 RESEARCH ON THE EFFECT OF ELONGATION AND FLAKINESS INDEX TO THE SLUMP AND COMPRESSIVE OF CONRETE Dang Van Thanh, Nguyen Van Bac SUMMARY By applying method in laboratory to determine the slum and compressive strength of concrete, this study evaluates the effect of elongation and flakiness index of coarse aggregate to slum index and compressive strength of concrete mixture Based on the selected materials for the study, the concrete component was designed by both theoretical and empirical method to create the contents of the concrete to determine slump With the above results, the rate of large dimension materials are fixed as designed Then, the elongation and flakiness index are changed with the level at 0%; 5%; 10%; 15%; 20% and 25% to mixed in order to determine the slum of the concrete and create the concrete samples Then, the compressive strength are tested The result of the study shows that, the effects of the elongation and flakiness index in the concrete to slum are singnificant It is used under 15% of elongation and flakiness index If it exceed this limit, the specification of concrete will not be satisfied Keywords: Concrete; Slum, Compressive strength, Elongation and flakiness index, Impurity content 88 Người phản biện : TS Lê Tấn Quỳnh Ngày nhận : 31/3/2015 Ngày phản biện : 22/5/2015 Ngày định đăng : 09/6/2015 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 2-2015 ... 2.2.2 Thí nghiệm xác định độ sụt cường III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN độ chịu nén 3.1 Sự ảnh hưởng hàm lượng hạt thoi dẹt đến độ sụt Độ sụt hỗn hợp cường độ chịu nén bê tông xác định theo Tiêu... mức độ ảnh hưởng hàm lượng hạt thoi dẹt chưa vượt 15% cường độ chịu nén mẫu giảm tương đối hàm lượng hạt thoi dẹt cốt liệu lớn thể qua phương trình chậm đảm bảo cường độ yêu cầu (20MPa); hàm lượng. .. chịu nén bê tơng; thơng qua kết thí nghiệm, phân tích tổng hợp đánh giá ảnh hưởng đến độ sụt cường độ 2.2.1 Thí nghiệm xác định ảnh hưởng Để đánh giá ảnh hưởng hàm lượng hạt thoi dẹt (hạt yếu