Đề tài nghiên cứu nguyên nhân và đề xuất giải pháp nâng cao khả năng chống nứt ở tuổi sớm trong bê tông xỉ khối lớn

MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC HÌNH ẢNH v DANH MỤC BẢNG BIỂU vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU viii INFORMATION ON RESEARCH RESULTS x MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề Mục tiêu đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu 4.1 Cách tiếp cận 4.2 Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa đề tài Cấu trúc đề tài Chương TỔNG QUAN VỀ BÊ TƠNG XỈ LỊ CAO 1.1 Giới thiệu 1.2 Ảnh hưởng xỉ lị cao đến tính chất hỗn hợp bê tông bê tông 1.2.1 Tính cơng tác 1.2.2 Cường độ nén 1.2.3 Mô đun đàn hồi 1.2.4 Từ biến co ngót 1.2.5 Nhiệt thủy hóa 1.2.6 Tính thấm 1.2.7 Ăn mòn sunphát 1.2.8 Phản ứng kiềm - cốt liệu (kiềm - silic) i 1.3 Tình hình sử dụng xỉ lò cao giới 1.4 Tình hình nghiên cứu sử dụng xỉ lò cao Việt Nam 1.5 Kết luận chương mục tiêu đề tài Chương ỨNG DỤNG KỸ THUẬT SÓNG ÂM ĐỂ NGHIÊN CỨU VẾT NỨT TRONG BÊ TÔNG KHỐI LỚN Ở TUỔI SỚM 2.1 Kỹ thuật sóng âm (acoustic emission - AE) 2.1.1 Giới thiệu 2.1.2 Thuật ngữ định nghĩa 2.1.3 Ứng dụng kỹ thuật AE nghiên cứu bê tông 10 (1) AE cho bê tông tuổi sớm 10 (2) AE cho bê tơng đóng rắn 11 2.1.4 Sự tắt dần sóng AE 11 2.2 Thiết kế thí nghiệm 11 2.2.1 Chế độ dưỡng hộ nhiệt 11 2.2.2 Hệ thống AE 12 2.2.3 Thanh truyền sóng 12 2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến kết đo AE biện pháp xử lý 13 2.3.1 Loại bỏ tiếng ồn 13 (1) Tiếng ồn điện áp không ổn định 13 (2) Tiếng ồn vật lý 13 2.3.2 Loại bỏ ma sát bê tông thành khuôn 15 2.4 Thanh truyền sóng 15 2.5 Kết nối cảm biến với truyền sóng 16 2.6 Kết luận chương 17 Chương THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ KÉO TRỰC TIẾP CỦA BÊ TÔNG 18 3.1 Đặt vấn đề 18 ii 3.2 Thí nghiệm xác định cường độ kéo trực tiếp 18 3.2.1 Các khó khăn cần khắc phục 18 3.2.2 Chuẩn bị mẫu thí nghiệm 18 3.2.3 Bộ gá dùng thí nghiệm kéo trực tiếp 19 3.2.4 Dán mẫu vào gá 19 3.2.5 Vật liệu sử dụng cấp phối thiết kế 20 3.3 Kết bàn luận 21 3.3.1 Cường độ kéo trực tiếp 21 3.3.2 Cường độ kéo ép chẻ 21 3.3.3 Tương quan cường độ kéo trực tiếp cường độ kéo ép chẻ 22 3.4 Kết luận chương 23 Chương PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN GÂY NỨT TRONG BÊ TÔNG XỈ KHỐI LỚN Ở TUỔI SỚM VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP HẠN CHẾ 24 4.1 Giới thiệu 24 4.2 Cơ sở lý luận tham số nghiên cứu 25 4.2.1 Cơ sở lý luận 25 4.2.2 Mơ hình cản cấp độ trung bình tham số 27 4.3 Chương trình thí nghiệm 30 4.3.1 Vật liệu sử dụng cấp phối thiết kế 30 4.3.2 Thí nghiệm AE 31 4.3.3 Thí nghiệm đo co ngót thực (net shrinkage) vữa 32 4.3.4 Thí nghiệm đo hệ số giãn nở nhiệt vữa đá dăm 32 4.3.5 Thí nghiệm đo cường độ kéo trực tiếp 33 4.4 Kết thí nghiệm bàn luận 33 4.4.1 Đặc điểm biến dạng bê tông tuổi sớm 33 iii 4.4.2 Ảnh hưởng biến dạng nhiệt biến dạng tự sinh 34 4.4.3 Ảnh hưởng kích thước cốt liệu lớn 39 4.5 Các giải pháp hạn chế tượng nứt bê tông xỉ khối lớn tuổi sớm 42 4.6 Kết luận chương 43 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 45 Kết luận 45 Kiến nghị 46 iv DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Nguồn AE q trình thu nhận sóng Hình 2.2 Hệ thống AE điển hình 10 Hình 2.3 Định nghĩa tham số tín hiệu sóng AE [30] 10 Hình 2.7 Chế độ dưỡng hộ nhiệt 12 Hình 2.8 Cảm biế 12 Hình 2.11 Bố trí mẫu thí nghiệm buồng điều nhiệt 14 Hình 2.12 Tín hiệu AE hai trường hợp có giảm chấn khơng có giảm chấn 14 Hình 2.14 Ảnh hưởng nhựa Teflon đến số tín hiệu AE 15 Hình 2.17 Cấu tạo truyền sóng 16 Hình 2.19 Hệ thống thí nghiệm AE 17 Hình 3.1 Bộ gá thí nghiệm kéo trực tiếp bê tông 19 Hình 3.4 Mẫu thí nghiệm lắp hồn chỉnh vào máy kéo 19 Hình 3.6 Cường độ kéo trực tiếp cường độ kéo ép chẻ vữa bê tông 22 Hình 3.7 Tương quan cường độ kéo trực tiếp cường độ kéo ép chẻ 22 Hình 4.1 Sự phát triển cường độ kéo bê tông với mức độ cản khác 26 Hình 4.2 Mơ hình cản cấp độ trung bình bê tơng 27 Hình 4.3 Hệ thống AE 31 Hình 4.4 Chế độ nhiệt mô dưỡng hộ nhiệt ẩm 31 Hình 4.5 Lắp cảm biến đo co ngót thực vữa 32 Hình 4.6 Đo CTE đá dăm 33 Hình 4.7 Biến dạng mẫu bê tông (C-O-L20-30) 34 Hình 4.9 Co ngót thực (net shrinkage) vữa 34 Hình 4.8 Hệ số giãn nở nhiệt (CTE) vữa đá dăm 34 Hình 4.10 Số tín hiệu AE tích lũy loại bê tơng 36 Hình 4.11 Quan hệ nhiệt độ, tổng biến dạng AE hit bê tơng C-S-L20-30 vịng gia nhiệt thứ (hình trên) vịng gia nhiệt thứ hai (hình dưới) 37 Hình 4.12 Cường độ kéo vữa bê tơng (Dmax = 20mm) 38 Hình 4.13 Quan hệ tổn thất cường độ số tín hiệu AE tích lũy 39 Hình 4.14 Co ngót thực bê tơng dùng đá vơi đá andesite 40 Hình 4.15 Cường độ kéo vữa bê tông với Dmax khác 40 Hình 4.16 Quan hệ tổn thất cường độ kéo số tín hiệu AE bê tơng với kích thước đá dăm khác 41 v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Thành phần hóa học tính chất vật lý chất kết dính 20 Bảng 3.2 Thành phần khống xi măng 20 Bảng 3.3 Các cấp phối bê tông vữa 20 Bảng 3.4 Cường độ chịu kéo trực tiếp vữa 21 Bảng 3.5 Cường độ chịu kéo trực tiếp bê tông 21 Bảng 4.1 Cấp phối bê tông vữa 30 vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT AE : Acoustic emission CKD: Chất kết dính CTE: Cofficient of thermal expansion GGBFS: Ground granulated blast furnace slag HAC: High alite cement LWA: Saturated fine lightweight aggregate N/CKD: Nước/Chất kết dính NS: Net shrinkage OPC: Ordinary Portland cement SP: Super plasticize vii ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thông tin chung: - Tên đề tài: Nghiên cứu nguyên nhân đề xuất giải pháp nâng cao khả chống nứt tuổi sớm bê tông xỉ khối lớn - Mã số: Đ2015-02-128 - Chủ nhiệm: TS Huỳnh Phương Nam - Thành viên tham gia: ThS Đỗ Thị Phượng, KS Nguyễn Văn Quang - Cơ quan chủ trì: Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng - Thời gian thực hiện: 12 tháng (từ 1/10/2015 đến 30/9/2016) Mục tiêu: - Đề xuất phương pháp phân tích nứt bê tơng tuổi sớm - Phân tích nguyên nhân gây tượng nứt tuổi sớm bê tông xỉ khối lớn - Đề xuất biện pháp nâng cao khả chống nứt bê tơng xỉ khối lớn Tính sáng tạo: - Áp dụng kỹ thuật sóng âm để xác định xuất phát triển vết nứt bê tông tuổi sớm (bê tông chưa đóng rắn) cách đề xuất truyền sóng cắm vào hỗn hợp bê tơng - Đề xuất phương pháp thí nghiệm cường độ kéo trực tiếp bê tơng vữa - Kết hợp kỹ thuật sóng âm, thí nghiệm cường độ kéo trực tiếp và số thí nghiệm tính chất lý khác để phân tích ngun nhân gây nứt bê tơng khối lớn tuổi sớm viii Tóm tắt kết nghiên cứu: - Đề xuất giải pháp cho việc ứng dụng sóng âm để phân tích vết nứt bê tơng tuổi sớm, bao gồm việc xử lý nhiễu trình đo; - Đề xuất phương pháp thí nghiệm đo cường độ kéo trực tiếp bê tông vữa, kết kiểm chứng với cường độ kéo ép chẻ cho thấy phương pháp có độ tin cậy cao; - Phân tích nguyên nhân gây nứt đề xuất giải pháp hạn chế nứt bê tông xỉ khối lớn tuổi sớm Tên sản phẩm: - Báo cáo phân tích nguyên nhân gây nứt biện pháp hạn chế nứt bê tông xỉ khối lớn - 02 báo kỷ yếu hội thảo quốc tế - 01 báo kỷ yếu hội thảo quốc gia Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết nghiên cứu khả áp dụng: Kết nghiên cứu chuyển giao cho đơn vị thiết kế, thi cơng, giám sát để có giải pháp hợp lý giảm thiểu tượng nứt bê tông xỉ khối lớn Cơ quan Chủ trì Đà Nẵng, ngày 16 tháng 09 năm 2016 Chủ nhiệm đề tài TS Huỳnh Phương Nam ix INFORMATION ON RESEARCH RESULTS General information: Project title: Improvement of crack resistance of massive concrete using slag in early ages - factors and solutions Code number: Đ2015-02-128 Project Leader: Dr Huynh Phuong Nam Coordinators: MSc Do Thi Phuong, Eng Nguyen Van Quang Implementing institution: The University of Danang - University of Science and Technology Duration: from October 1st, 2015 to September 30th, 2016 Objectives: - Propose a method to determine microcracking in concrete at early ages; - Analyze the factors affecting on microcracking of massive slag concrete in early ages; - Propose the solutions to improve microcracking resistance ability of massive slag concrete Creativeness and innovativeness: - Application of acoustic emission (AE) technique to detect damage in concrete at early ages by using a waveguide embedded into concrete; - Propose a method to measure direct tensile strength of concrete and mortar; - Analyze the factors influencing microcracking in massive concrete x Đối với đá dăm, giá trị CTE đo trực tiếp viên đá Vì đá có cấu tạo dị hướng nên sử dụng cảm biến đo biến dạng loại phẳng FLG-1-11 dày mm dán trực tiếp bề mặt viên đá mài nhẵn theo phương vuông góc (Hình 4.6) Chế độ nhiệt đo CTE đá dăm áp dụng giống vữa Các viên đá bọc kín để tránh bay nước Đối với loại đá sử dụng mẫu lấy giá trị trung bình Hình 4.6 Đo CTE đá dăm 4.3.5 Thí nghiệm đo cường độ kéo trực tiếp Cường độ kéo trực tiếp cấp phối bê tông vữa tương ứng tiến hành sau 24 dưỡng hộ nhiệt theo chế độ nhiệt Hình 4.4 Phương pháp thí nghiệm cường độ kéo trực tiếp trình bày chi tiết chương Mỗi cấp phối sử dụng mẫu lấy giá trị trung bình cộng 4.4 Kết thí nghiệm bàn luận 4.4.1 Đặc điểm biến dạng bê tông tuổi sớm Vì mẫu gia nhiệt tuổi sớm nên biến dạng giãn nở ban đầu lớn (Hình 4.7), nguyên nhân chủ yếu giãn nở nhiệt nước tự bê tông chưa đạt đến cường độ định để kháng lại giãn nở Nhóm Ahmed (2000) [62] cho thấy hệ số giãn nở nhiệt vữa tươi vào khoảng 9010-6/oC Sau đó, giai đoạn hạ nhiệt, độ co ngót nhỏ rõ rệt so với độ giãn nở ban đầu Điều lượng nước tự giảm mạnh q trình thủy hóa xi măng lúc này, khung bê tông bắt đầu cứng rắn Trong độ giãn nở nhiệt ban đầu phụ thuộc lớn vào tính cơng tác hỗn hợp bê tơng độ co ngót giai đoạn sau lại ổn định Điều chứng minh so sánh hai mẫu bê tông cấp phối khác thành phần phụ gia siêu dẻo (0,85% 0,7%) (Hình 4.7) Độ co ngót giai đoạn hạ nhiệt, bao gồm co ngót nhiệt tự co ngót, Cusson 33 [61] định nghĩa co ngót thực Từ đây, phần co ngót thực vữa xét đến tác nhân gây nứt bê tông, khơng phải tổng biến dạng (total deformation) Hình 4.7 Biến dạng mẫu bê tơng (C-O-L20-30) (NS: co ngót thực, SP: làm lượng phụ gia siêu dẻo) 4.4.2 Ảnh hưởng biến dạng nhiệt biến dạng tự sinh Hệ số giãn nở nhiệt cấp phối vữa loại đá dăm cho Hình 4.8 Rõ ràng vữa dùng xỉ có CTE cao (14,8.10-6/oC) so với đá vôi (6,1.10-6/oC) chênh lệch CTE vữa OPC (12,3.10-6/oC) so với đá andesite (12,2.10-6/oC) khơng đáng kể Hình 4.9 Hệ số giãn nở nhiệt (CTE) vữa đá dăm 34 Co ngót thực cấp phối vữa thể Hình 4.9 Vữa dùng xỉ có co ngót thực lớn nhất, vữa OPC Khi cốt liệu LWA sử dụng để kiểm sốt tự co ngót vữa dùng xỉ (cơ chế dưỡng hộ bên trong), CTE vữa dùng xỉ tăng (Hình 4.8) co ngót thực giảm đáng kể Sở dĩ nhờ tự co ngót vữa dùng xỉ LWA thấp Số lượng tín hiệu AE (AE hit) tích lũy đo cấp phối bê tông khác cho Hình 4.10 Trong số cấp phối bê tơng có tỷ lệ N/CKD 0,3 bê tơng xỉ sử dụng đá vơi (C-S-L20-30) có số lượng tín hiệu AE tích lũy cao nhất; bê tông xỉ sử dụng đá vôi dùng thêm LWA lại có số lượng tín hiệu AE tích lũy thấp Điều có nghĩa bê tơng khơng dùng LWA chịu nhiều vết nứt nghiêm trọng Vì loại bê tông dùng chung loại cốt liệu lớn đá dăm nên nguyên nhân gây nứt khác chắn phụ thuộc vào co ngót thực loại vữa Do vữa không dùng LWA co ngót lớn nhiều vữa có dùng LWA (Hình 4.11) nên gây áp lực lớn lên cốt liệu lớn, dẫn đến bê tông không dùng LWA bị nứt nhiều Xét đến loại bê tơng có loại vữa (vữa dùng xỉ) khác loại cốt liệu lớn (đá vơi andesite), số tín hiệu AE ghi nhận mẫu bê tông dùng đá vôi C-S-L20-30 cao nhiều so với mẫu bê tơng dùng andesite C-S-A20-30 (Hình 4.12) Trong trường hợp này, co ngót thực vữa chênh lệch biến dạng nhiệt vữa cốt liệu bê tông dùng đá vôi cao bê tông dùng andesite CTE đá vơi nhỏ nhiều so với CTE andesite (Hình 4.8) 35 Hình 4.10 Số tín hiệu AE tích lũy loại bê tơng Đối với bê tơng có tỷ lệ N/CKD 0,5, số tín hiệu AE ghi nhận nhỏ nhiều có xu hướng bê tơng có tỷ lệ N/CKD 0,3, nghĩa bê tơng xỉ (C-S-L20-50) có nhiều tín hiệu AE bê tơng thường (C-O-L20-50) Số tín hiệu AE bê tơng có tỷ lệ N/CKD cao hư hỏng bê tơng tự co ngót độ cứng vữa nhỏ Ngồi ra, mơi trường có độ ẩm cao, tín hiệu AE bị tắt dần [63] nên cảm biến không ghi nhận Mối quan hệ tổng quát biến thiên nhiệt độ mẫu, tổng biến dạng số tín hiệu AE tích lũy cho Hình 4.11 với ví dụ mẫu bê tơng C-S-L20-30 Có thể dễ dàng thấy rằng, biến dạng giãn nở/co ngót mẫu bê tông tương ứng với tăng/giảm nhiệt độ bê tơng Ở vịng gia nhiệt đầu, nhiệt độ cao chế độ nhiệt 50oC sau tính từ lúc trộn (Hình 4.4) đỉnh nhiệt mẫu bê tông đạt đến 61oC sau khoảng tính từ lúc trộn bê tơng Điều cộng tác dụng nhiệt thủy hóa xi măng cần thời gian để nhiệt bên ngồi bên bên ngồi truyền vào mẫu Ở vịng gia nhiệt thứ hai, chịu chế độ nhiệt đỉnh nhiệt độ đo mẫu bê tơng thấp vịng đầu (chỉ 54oC) lúc tốc độ thủy hóa xi măng chậm lại Do khác nhiệt này, tổng biến dạng co ngót thực bê tơng vòng gia nhiệt đầu lớn vòng gia nhiệt sau 36 Hình 4.11 Quan hệ nhiệt độ, tổng biến dạng AE hit bê tông C-S-L20-30 vịng gia nhiệt thứ (hình trên) vịng gia nhiệt thứ hai (hình dưới) Ở đây, có điểm đáng lưu ý vòng gia nhiệt thứ hai, biến dạng mẫu bê tông cuối chu kỳ trả nguyên đầu chu kỳ, có nghĩa vịng thứ hai co ngót mẫu bê tơng hồn tồn co ngót nhiệt cịn tự co ngót có giá trị khơng đáng kể xi măng hồn tất q trình thủy hóa Có thể dễ dàng thấy Hình 4.11 q trình vết nứt xuất bê tơng chia thành hai giai đoạn rõ rệt: giai đoạn giãn nở (tương ứng với tăng nhiệt độ) mẫu bê tông không bị nứt với ghi nhận tín hiệu AE khơng đáng kể Bắt đầu từ giai đoạn co ngót (tương ứng với 37 Cường độ kéo (MPa) giảm nhiệt độ), vết nứt xuất ngày tăng theo mức độ co ngót Xu hướng hai vịng gia nhiệt Có thể khẳng định rằng, bê tơng chịu thay đổi nhiệt độ bị nứt chủ yếu co ngót q trình hạ nhiệt vữa co ngót tạo sức ép lớn lên cốt lớn gây ứng suất kéo vữa mặt tiếp xúc vữa cốt liệu lớn Hình 4.12 biểu diễn cường độ kéo cấp phối vữa bê tơng sử dụng đá dăm có Dmax = 20 mm Như phân tích chương 3, cường độ chịu kéo trực tiếp phản ánh trạng thái làm việc bê tông chịu tác dụng thay đổi nhiệt độ nên chương này, cường độ kéo trực tiếp sử dụng Cường độ kéo trực tiếp Cường độ kéo ép chẻ Hình 4.12 Cường độ kéo vữa bê tơng (Dmax = 20mm) Để phân tích tương quan cường độ kéo trực tiếp nứt bê tông, giá trị "tổn thất cường độ kéo" sử dụng Tổn thất cường độ kéo tỉ lệ thay đổi cường độ kéo bê tông cường độ kéo vữa tương ứng, lấy hiệu số cường độ kéo trực tiếp bê tông cường độ kéo trực tiếp vữa chia cho cường độ kéo trực tiếp vữa Hình 4.13 biểu diễn quan hệ tổn thất cường độ kéo số tín hiệu AE tích lũy loại bê tơng có Dmax đá dăm Có thể thấy rằng, tổn thất cường độ kéo số tín hiệu AE tích lũy có tương quan chặt chẽ số tín hiệu AE tích lũy cao giá trị tổn thất cường độ kéo lớn Như vậy, tổn thất cường độ kéo vết vi nứt xuất bê tông nhiều làm giảm cường độ chịu kéo bê tông so 38 với vữa Trong số cấp phối bê tơng trên, có bê tơng xỉ dùng LWA (C-S-L20-LWA-30) có cường độ kéo bê tông cao cường độ kéo vữa tương ứng Điều biến dạng vữa LWA tương đồng với biến dạng cốt liệu lớn nên giảm nứt bê tông Trường hợp tổn thất cường độ kéo lớn bê tông xỉ dùng đá vôi (C-S-L20-30) Ở đây, có hai tác nhân đồng thời gây biến dạng khơng tương thích vữa cốt liệu lớn: chênh lệch CTE lớn vữa dùng xỉ đá vơi (Hình 4.8) tự co ngót lớn vữa dùng xỉ Kết tổn thất cường độ kéo bê tông C-S-L20-30 lên đến 34% Một cách tương ứng, tổng số tín hiệu AE ghi nhận bê tơng C-S-L20-LWA-30 thấp (320 tín hiệu) trong bê tông C-S-L20-30 lớn nhất, lên đến 779 tín hiệu Bê tơng xỉ dùng đá andesite thể tốt có 20% cường độ kéo bị tổn thất Bê tông thường (chỉ dùng OPC) tốt so với bê tông xỉ sử dụng loại cốt liệu lớn (đá vôi) tổn thất cường độ kéo 8%, có lẽ nhờ co ngót thực vữa OPC nhỏ với vữa dùng xỉ Hình 4.13 Quan hệ tổn thất cường độ số tín hiệu AE tích lũy (ftc: cường độ kéo bê tông, ftm: cường độ kéo vữa, (ftc - ftm)/ftm : tổn thất cường độ kéo) 4.4.3 Ảnh hưởng kích thước cốt liệu lớn Hình 4.14 cho thấy thay đổi kích thước cốt liệu lớn giữ nguyên tỷ lệ cốt liệu không làm ảnh hưởng đến co ngót thực bê tơng Co ngót thực 39 bê tơng chia thành nhóm rõ rệt theo loại cốt liệu lớn (đá vơi hay andesite) không phụ thuộc vào Dmax cốt liệu lớn Tuy nhiên, số tín hiệu AE cường độ kéo chịu ảnh hưởng rõ rệt kích thước cốt liệu lớn (Hình 4.15) Hình 4.14 Co ngót thực bê tông dùng đá vôi đá andesite Hình 4.15 Cường độ kéo vữa bê tơng với Dmax khác Các kết nghiên cứu với Dmax cốt liệu lớn 10 mm, 20 mm 40 mm cho thấy Dmax cốt liệu lớn lớn số tín hiệu AE thu nhiều cường độ kéo bê tông thấp Điều chứng tỏ 40 nhiều vết vi nứt nghiêm trọng xuất bê tơng có Dmax cốt liệu lớn Có thể dễ dàng rút nhận định qua tương quan số lượng tín hiệu AE tích lũy tổn thất cường độ kéo mơ tả Hình 4.16a (với đá vơi) Hình 4.16b (với đá andesite) Hình 4.16 Quan hệ tổn thất cường độ kéo số tín hiệu AE bê tơng với kích thước đá dăm khác a) Bê tông dùng đá vôi b) Bê tông dùng đá andesite Rõ ràng tổn thất cường độ kéo có xu hướng với số lượng tín hiệu AE thu hai loại bê tông dùng đá vôi đá andesite Đối với bê tông dùng đá vôi, tổn thất cường độ kéo bê tơng dùng đá có Dmax = 10 mm 41 10% trong bê tơng dùng đá có Dmax = 20 mm lên đến 34% Số lượng tín hiệu AE tương ứng 611 779 tín hiệu Như bàn luận phần trên, bê tơng xỉ dùng đá andesite có lẽ chịu hư hỏng bên bê tơng xỉ dùng đá vơi Đá andesite có Dmax = 10 mm chí cịn làm tăng cường độ kéo bê tơng lên 19% so với vữa Cường độ kéo thấp bê tông thấy mẫu dùng đá andesite với Dmax = 40 mm với tổn thất cường độ kéo lên đến 46% Những nhà nghiên cứu trước nhóm Xie (1991) [64] hay Caliskan (2004) [65] cho kích thước cốt liệu ảnh hưởng đến chiều dày, mật độ cường độ liên kết vùng tiếp giáp cốt liệu lớn vữa (interfacial transition zone - ITZ) Thêm vào đó, dựa kết thí nghiệm AE nghiên cứu này, nhận xét nứt bê tông chịu nhiệt độ thay đổi bị ảnh hưởng lớn kích thước cốt liệu lớn Theo công thức (4.4) (4.5), tỷ lệ R/r đóng vai trị định đến giá trị ứng suất r t vữa Xét điểm cách bề mặt cốt liệu lớn khoảng cách r không đổi, tỷ lệ R/r chắn tăng bán kính R cốt liệu tăng Đây nguyên nhân gây hư hỏng nhiều bê tơng sử dụng cốt liệu có kích thước lớn 4.5 Các giải pháp hạn chế tượng nứt bê tông xỉ khối lớn tuổi sớm Trên sở phân tích ảnh hưởng tham số lựa chọn khảo sát mục 4.2, thấy hệ số giãn nở nhiệt, kích thước cốt liệu co ngót vữa có ảnh hưởng lớn đến xuất hình thành vết vi nứt bê tông tác dụng thay đổi nhiệt độ Trong bê tông xỉ khối lớn, vữa xỉ có biến dạng lớn nhiều so với vữa OPC, cộng thêm nhiệt thủy hóa phát sinh tuổi sớm cao kích thước khối bê tơng lớn hạn chế nhiệt làm cho bê tơng xỉ dễ bị nứt so với bê tông thường, đặc biệt bê tông xỉ dùng đá vôi Căn vào kết thu mục 5.4, thấy muốn giảm nhẹ tượng nứt bê tông xỉ khối lớn tuổi sớm, số giải pháp sau áp dụng (trong khn khổ đề tài): Lựa chọn loại cốt liệu lớn có hệ số giãn nở nhiệt khơng chênh lệch nhiều với hệ số giãn nở nhiệt vữa Điều làm giảm ứng suất phát sinh bê tông biến dạng nhiệt Đá andesite tốt đá vơi khía cạnh Nếu khơng bị ràng buộc yêu cầu khác nên chọn cốt liệu 42 lớn có kích thước nhỏ tốt Vì vữa dùng xỉ có co ngót lớn nên cần phải giảm co ngót vữa cách sử dụng cốt liệu nhỏ nhẹ bão hòa (LWA) Tuy vữa xỉ dùng LWA có hệ số giãn nở nhiệt cao nhờ chế dưỡng hộ bên mà tự co ngót nhỏ làm cho co ngót thực nhỏ nhiều so với với vữa xỉ không dùng LWA 4.6 Kết luận chương Trong chương này, việc kết hợp kỹ thuật sóng âm, thí nghiệm cường độ kéo trực tiếp thí nghiệm lý khác, nguyên nhân gây nứt bê tông xỉ khối lớn tuổi sớm làm rõ Từ kết nghiên cứu, rút kết luận sau: Khi bê tông chịu chế độ nhiệt mô chế độ dưỡng hộ nhiệt ẩm, biến dạng bê tơng có hai giai đoạn rõ rệt: giai đoạn giãn nở tương ứng với nhiệt độ tăng giai đoạn co ngót tương ứng với trình giảm nhiệt Trong giai đoạn giãn nở bê tơng không bị nứt mà vết nứt bắt đầu xuất nhiều phát triển giai đoạn bê tơng bị co ngót khơng tương thích biến dạng vữa cốt liệu lớn (vữa co ngót lớn cốt liệu nhiều) Bê tơng bị nứt từ sớm cản trở biến dạng lẫn vữa cốt liệu (cản trở cấp trung bình) mà chưa cần đến ảnh hưởng ngoại lực hay cản trở bên Bê tông xỉ bị nứt nhiều bê tông thường co ngót nhiệt tự co ngót vữa xỉ lớn Hệ số giãn nở nhiệt cốt liệu có ảnh hưởng lớn đến nứt vữa Nếu chệnh lệch hệ số giãn nở nhiệt cốt liệu vữa lớn, bê tông bị nứt Đá vơi có hệ số giãn nở nhiệt thấp đá andesite (và thấp vữa nhiều) nên bê tông dùng đá vôi bị nứt nghiệm trọng bê tơng dùng đá andesite Có mối tương quan chặt chẽ số tín hiệu AE tổn thất cường độ kéo (tỷ lệ sai khác cường độ kéo bê tông so với cường độ kéo vữa) Số tín hiệu AE nhiều tổn thất cường độ kéo lớn Điều chứng tỏ vết vi nứt làm suy giảm cường độ chịu kéo bê tông Bê tông xỉ dùng LWA bị nứt so với bê tơng xỉ khơng dùng LWA Điều vữa xỉ dùng LWA có độ tự co ngót nhỏ nhờ chế 43 dưỡng hộ bên hạt LWA Kích thước hạt cốt liệu lớn có ảnh hưởng quan trọng đến nứt bê tông Cốt liệu lớn bê tơng dễ bị nứt nội ứng cao Một số giải pháp hạn chế nứt bê tông xỉ khối lớn tuổi sớm: i) lựa chọn loại đá có CTE không chênh lệch nhiều với CTE vữa; ii) sử dụng đá có kích thước nhỏ tốt iii) sử dụng LWA để giảm co ngót bê tông xỉ 44 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Trong đề tài, nhóm tác giả ứng dụng thành cơng kỹ thuật sóng âm vào việc phân tích vết nứt bê tông tuổi sớm đề xuất phương pháp thí nghiệm xác định cường độ kéo trực tiếp bê tơng có độ tin cậy cao Bằng việc kết hợp kỹ thuật sóng âm, cường độ kéo trực tiếp số thí nghiệm lý khác, nguyên nhân gây nứt bê tông xỉ khối lớn tuổi sớm làm rõ; đồng thời, số giải pháp đề xuất để hạn chế tượng Những kết luận đề tài rút sau: Việc ứng dụng kỹ thuật sóng âm để khảo sát vết nứt bê tông khối lớn tuổi sớm hữu ích gặp nhiều trở ngại giai đoạn bê tơng chưa đóng rắn AE nhạy cảm nên có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến kết đo thay đổi điện áp, tiếng ồn, ma sát Nghiên cứu với việc sử dụng truyền sóng có đường kính 4mm, chiều cao 250mm với mặt đế đường kính 25mm, dày 2mm cắm suốt chiều dài mẫu, dùng miếng cao su dài, mảnh để gắn cảm biến AE vào mặt đế với lớp mỡ silicon đặc biệt bôi mặt tiếp xúc, sóng AE truyền liên tục từ mẫu vào cảm biến với mát sóng tối thiểu khơng có sóng bất thường nhiễu Ngồi ra, nhựa Teflon dày 0,5mm lót mặt thành đáy khuôn giảm thiểu ma sát bê tơng thành khn q trình biến dạng bê tông ảnh hưởng nhiệt độ thủy hóa Việc sử dụng xốp giảm chấn dày 40mm đặt mẫu sàn buồng điều nhiêt, việc bọc cảm biến, đầu nối tăng âm giấy bạc với ngưỡng cài đặt thích hợp 40dB gần loại bỏ hồn tồn tín hiệu AE khơng mong muốn tiếng ồn gây Cường độ kéo trực tiếp lớn khoảng 10% so với cường độ kéo ép chẻ (xác định theo TCVN 8862:2011) có độ tương quan cao với hệ số tương quan lên đến 0,973 Như vậy, phương pháp xác định cường độ kéo trực tiếp có độ tin cậy cao Mặt khác, cường độ kéo trực tiếp phản ánh xác khả chịu kéo vật liệu chịu tác động nhiệt độ thay đổi Vì vậy, cường độ kéo trực tiếp sử dụng để nghiên cứu khả chống nứt bê tông xỉ khối lớn Khi bê tông chịu chế độ nhiệt mô chế độ dưỡng hộ nhiệt ẩm, 45 biến dạng bê tơng có hai giai đoạn rõ rệt: giai đoạn giãn nở tương ứng với nhiệt độ tăng giai đoạn co ngót tương ứng với q trình giảm nhiệt Trong giai đoạn giãn nở bê tông không bị nứt mà vết nứt bắt đầu xuất nhiều phát triển giai đoạn bê tông bị co ngót khơng tương thích biến dạng vữa cốt liệu lớn (vữa co ngót lớn cốt liệu nhiều) Bê tơng bị nứt từ sớm cản trở biến dạng lẫn vữa cốt liệu (cản trở cấp trung bình) mà chưa cần đến ảnh hưởng ngoại lực hay cản trở bên ngồi Bê tơng xỉ bị nứt nhiều bê tông thường co ngót nhiệt tự co ngót vữa xỉ lớn Hệ số giãn nở nhiệt cốt liệu có ảnh hưởng lớn đến nứt vữa Nếu chệnh lệch hệ số giãn nở nhiệt cốt liệu vữa lớn, bê tông bị nứt Đá vơi có hệ số giãn nở nhiệt thấp đá andesite (và thấp vữa nhiều) nên bê tông dùng đá vôi bị nứt nghiệm trọng bê tơng dùng đá andesite Có mối tương quan chặt chẽ số tín hiệu AE tổn thất cường độ kéo (tỷ lệ sai khác cường độ kéo bê tông so với cường độ kéo vữa) Số tín hiệu AE nhiều tổn thất cường độ kéo lớn Điều chứng tỏ vết vi nứt làm suy giảm cường độ chịu kéo bê tông Bê tông xỉ dùng LWA bị nứt so với bê tơng xỉ khơng dùng LWA Điều vữa xỉ dùng LWA có độ tự co ngót nhỏ nhờ chế dưỡng hộ bên hạt LWA Kích thước hạt cốt liệu lớn có ảnh hưởng quan trọng đến nứt bê tơng Cốt liệu lớn bê tông dễ bị nứt nội ứng cao Một số giải pháp hạn chế nứt bê tông xỉ khối lớn tuổi sớm: i) lựa chọn loại đá có CTE khơng chênh lệch nhiều với CTE vữa; ii) sử dụng đá có kích thước nhỏ tốt iii) sử dụng LWA để giảm co ngót bê tơng xỉ Kiến nghị Đề tài nghiên cứu nguyên nhân gây nứt bê tông xỉ khối lớn tuổi sớm cấp độ cản trung bình (biến dạng vữa cốt liệu tự cản trở lẫn nhau) Trong thực tế, bê tông khối lớn không chịu cản bên cịn chịu cản bên ngồi liên kết với phần kết cấu 46 bê tơng đổ trước; đó, bê tơng bị nứt nhiều Vì vậy, cần phải nghiên cứu tiếp ảnh hưởng cản đến số lượng mức độ vết nứt bê tông Các kết AE cho thấy giai đoạn giãn nở, bê tơng phát sinh vết nứt Điều vết nứt giai đoạn nhỏ mơi trường có độ ẩm cao, tín hiệu AE bị tắt dần sớm Vì vậy, cần nghiên cứu cải tiến kỹ thuật AE để ghi nhận tín hiệu AE nhỏ giải ảnh hưởng tượng tắt dần sóng âm Cần mở rộng nghiên cứu với loại bê tơng có tỷ lệ N/CKD khác loại đá dăm có hệ số giãn nở nhiệt khác 47 ... giả đề xuất số giải pháp để nâng cao khả chống nứt bê tông xỉ khối lớn tuổi sớm Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu đề tài bê tơng xỉ khối lớn Đề tài tập trung nghiên cứu vi nứt bê. .. tiêu: - Đề xuất phương pháp phân tích nứt bê tơng tuổi sớm - Phân tích nguyên nhân gây tượng nứt tuổi sớm bê tông xỉ khối lớn - Đề xuất biện pháp nâng cao khả chống nứt bê tông xỉ khối lớn Tính... dụng để nghiên cứu khả chống nứt bê tông xỉ khối lớn 23 Chương PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN GÂY NỨT TRONG BÊ TÔNG XỈ KHỐI LỚN Ở TUỔI SỚM VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP HẠN CHẾ 4.1 Giới thiệu Ngay sau trộn bê tơng,