Nghiên cứu bê tông xi măng sử dụng phụ gia tro bay (nhà máy formosa nhơn trạch đồng nai) hàm lượng cao dùng trong xây dựng mặt đường ô tô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI HỒ VĂN QUÂN NGHIÊN CỨU BÊ TÔNG XI MĂNG SỬ DỤNG PHỤ GIA TRO BAY (NHÀ MÁY FORMOSA - NHƠN TRẠCH - ĐỒNG NAI) HÀM LƯỢNG CAO DÙNG TRONG XÂY DỰNG MẶT ĐƯỜNG Ô TÔ LUẬN VĂN THẠC SĨ KĨ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ THÀNH PHỐ MÃ SỐ : 1681012028 Giảng viên hướng dẫn khoa học: GS.TS PHẠM DUY HỮU TP Hồ Chí Minh - Năm 2011 Luận văn thạc sỹ kĩ thuật HDKH: GS.TS Phạm Duy Hữu LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn bên cạnh nỗ lực thân tác giả, tác giả nhận động viên, giúp đỡ nhiệt tình thầy cơ, bạn bè, đồng nghiệp gia đình Cho phép tác giả gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cơ, phịng Đào tạo đại học sau đại học cấp lãnh đạo trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Hà Nội; bạn bè, đồng nghiệp; đồng chí cơng tác phịng thí nghiệm vật liệu tổng hợp thuộc Phân Viện Khoa Học Công Nghệ Xây Dựng Miền Nam Đặc biệt tác giả bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS.TS Phạm Duy Hữu, Người trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tận tình hiệu suốt trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Cảm ơn tất cả! HV: Hồ Văn Quân - Lớp CH Đường ô tô Thành phố Khóa 16 Luận văn thạc sỹ kĩ thuật HDKH: GS.TS Phạm Duy Hữu MỞ ĐẦU I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI: Trong cơng đổi phát triển đất nước, nhu cầu xây dựng, phát triển để đảm bảo sở hạ tầng phù hợp với kiến trúc thượng tầng điều tất yếu Qúa trình xây dựng, phát triển sở hạ tầng đòi hỏi vật liệu xây dựng lớn Việc tận dụng loại vật liệu địa phương hay phế thải cơng nghiệp (đất, đá, tro bay, xỉ lị cao ) giải pháp có hiệu nhằm hạ giá thành xây dựng cơng trình, đặc biệt với ngành xây dựng đường ô tô thành phố Trong xây dựng bản, bê tông bê tông cốt thép vật liệu xây dựng sử dụng rộng rãi giới chúng chiếm khối lượng lớn Nguyên liệu để sản xuất bê tông xi măng chủ yếu là: đá (hoặc sỏi), cát xi măng Trong đó, xi măng nguyên liệu đắt tiền chiếm lượng lớn bê tông (khoảng 300 - 500 kg/m3 bê tông), mà xi măng sản phẩm dây chuyền nung đá vôi (CaCO3) với loại nhiên liệu than đá dầu hỏa, q trình nung đá vơi phát thải khí CO2 số loại khí độc khác CO, NO2, SO2 Theo tính tốn Hiệp hội Xi măng Pooc lăng (PCA), sản xuất xi măng phát thải khoảng khí CO2 Theo số liệu điều tra cho thấy việc sản xuất xi măng toàn giới chiếm khoảng 7% lượng phát thải CO2 toàn cầu, yếu tố góp phần làm tăng nhiễm mơi trường đặc biệt hiệu ứng nhà kính Hiện tất nước giới quan tâm đến việc nóng lên trái đất làm băng tan chảy cực, kết mực nước biển dâng cao đe dọa đến sống nhân loại đất Hiệu ứng nhà kính nguyên nhân làm cho nhiệt độ trái đất tăng lên, khí cacbonic (CO2) khí chủ yếu gây hiệu ứng nhà kính Theo dự báo nhà khoa học nhiệt độ trung bình trái đất tăng lên 4,0 độ C mực nước biển dâng cao khoảng 30 cm vào thập kỷ 70 kỉ 21 khuynh hướng tiếp diễn Như vậy, để vừa hạ giá thành xây dựng cơng trình vừa giảm khí thải nhà kính giải pháp hạn chế sử dụng xi măng tăng thêm phế thải công nghiệp (tro bay) bê tông điều cần thiết cấp bách vì: - Hồn ngun phế thải cơng nghiệp (xỉ lị cao, tro bay, ) thơng qua việc sử dụng hiệu bê tông - Tránh phải tồn chứa phế thải công nghiệp HV: Hồ Văn Quân - Lớp CH Đường ô tô Thành phố Khóa 16 Luận văn thạc sỹ kĩ thuật HDKH: GS.TS Phạm Duy Hữu - Giảm hàm lượng xi măng bê tông, kết giảm giá thành xây dựng, giảm phát thải khí nhà kính, giảm sử dụng nhiên, nguyên liệu tự nhiên góp phần bảo vệ môi trường Trong thời gian tới, giới Việt Nam xu hướng sử dụng loại vật liệu thân thiện với môi trường để thay loại vật liệu truyền thống không thân thiện với môi trường tất yếu, mục tiêu phấn đấu đến năm 2020 ngành công nghiệp vật liệu xây dựng xây dựng công nghiệp thân thiện với môi trường, hướng đến công nghiệp xanh Từ lập luận cho thấy đề tài "Nghiên cứu bê tông xi măng sử dụng phụ gia tro bay hàm lượng cao dùng xây dựng mặt đường ô tô" trở nên cần thiết cấp bách hết II MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU: Khi chế tạo bê tơng xi măng, theo qui trình hành thói quen truyền thống người ta dùng chất kết dính xi măng thỏa mãn yêu cầu tiêu chuẩn qui định Vấn đề đặt liệu dùng hàm lượng lớn tro bay thay xi măng để chế tạo bê tông xi măng? Nếu dùng hàm lượng lớn tro bay thay xi măng để chế tạo bê tơng xi măng ảnh hưởng đến phát triển cường độ bê tông nào? Vậy nghiên cứu bê tông xi măng sử dụng nhiều phụ gia tro bay nhằm: - Tận dụng vật liệu phế thải cơng nghiệp sẵn có nước (tro bay) với trữ lượng lớn để chế tạo bê tông, nhằm tránh phải tồn chứa phế thải công nghiệp, giảm hàm lượng xi măng bê tông, tiết kiệm tài nguyên, giảm giá thành xây dựng góp phần giảm thiểu nhiễm mơi trường - Nghiên cứu công nghệ chế tạo bê tông xi măng dùng phụ gia tro bay hàm lượng cao ứng dụng loại vật liệu xây dựng nói chung xây dựng đường ô tô thành phố nói riêng III ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU: Nghiên cứu bê tông xi măng dùng phụ gia tro bay hàm lượng cao ứng dụng để xây dựng mặt đường ô tô thành phố IV PHẠM VI NGHIÊN CỨU: Sử dụng phụ gia tro bay nhà máy nhiệt điện Formosa - Nhơn Trạch - Đồng Nai với hàm lượng cao từ (40-50)% thay xi măng để chế tạo bê tông xi măng, HV: Hồ Văn Quân - Lớp CH Đường tơ Thành phố Khóa 16 Luận văn thạc sỹ kĩ thuật HDKH: GS.TS Phạm Duy Hữu nghiên cứu phát triển cường độ chịu nén kéo uốn bê tơng xi măng có cường độ nén từ 30 Mpa đến 50 Mpa sử dụng hàm lượng phụ gia tro bay V Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN VĂN: Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu sở thực nghiệm tính hiệu để sử dụng vật liệu phế thải cơng nghiệp tro bay, góp phần làm đa dạng phong phú loại vật liệu dùng để chế tạo bê tông xi măng dùng xây dựng nói chung xây dựng đường tơ thành phố nói riêng Ý nghĩa thực tiễn: Nghiên cứu đáp ứng nhu cầu cấp bách xã hội cần nhiều loại vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường thay vật liệu xây dựng truyền thống, nhằm tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên, giảm thiểu ô nhiễm môi trường đồng thời hạ giá thành xây dựng cơng trình mang lại hiệu kinh tế cao VI PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm - Nghiên cứu lý thuyết nhằm có nhìn tổng quan hình thành, kiến tạo biến đổi vật liệu tro bay để chế tạo bê tông xi măng giới khu vực - Nghiên cứu thực nghiệm nhằm xác định tính chất hỗn hợp bê tơng, bê tông xi măng dùng phụ gia tro bay hàm lượng cao Trong q trình thực nghiệm có dùng phương pháp đối chứng để so sánh số tiêu hỗn hợp bê tông, bê tông dùng phụ gia tro bay với hỗn hợp bê tông, bê tông thông thường không sử dụng phụ gia tro bay - Tổng hợp kết quả, phân tích, kết luận đề xuất hướng sử dụng hướng nghiên cứu VII KẾT CẤU CỦA LUẬN VĂN: Ngoài phần Mở đầu, Kết luận kiến nghị, Phụ lục, Tài liệu tham khảo Luận văn gồm chương: - Chương 1: Tổng quan dùng vật liệu phế thải công nghiệp làm phụ gia bê tông xi măng - Chương 2: Nghiên cứu vật liệu phế thải công nghiệp tro bay nhà máy nhiệt điện Formosa - Nhơn Trạch - Đồng Nai - Chương 3: Nghiên cứu thực nghiệm phòng để xác định tiêu cường độ chịu nén kéo uốn bê tông xi măng dùng phụ tro bay hàm lượng cao HV: Hồ Văn Quân - Lớp CH Đường ô tô Thành phố Khóa 16 Luận văn thạc sỹ kĩ thuật HDKH: GS.TS Phạm Duy Hữu CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ DÙNG VẬT LIỆU PHẾ THẢI CÔNG NGHIỆP LÀM PHỤ GIA BÊ TÔNG XI MĂNG 1.1 SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN KẾT CẤU BÊ TÔNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC Lịch sử phát triển kết cấu bê tông gắn liền với phát triển xã hội loài người Từ nửa kỉ XIX, kinh tế chủ nghĩa tư có bước tiến nhảy vọt, nhu cầu xây dựng nhà máy, đường sá, cầu cống ngày lớn, cần phải có loại vật liệu xây dựng bền chắc, rẻ tiền để đáp ứng nhu cầu Cũng thời kì này, ngành xi măng phát triển, tạo điều kiện thuận lợi cho loại vật liệu đời, bê tông xi măng Cuối năm 1848, người pháp tên Lambot làm thuyền lưới sắt với hai mặt trát vữa xi măng, thuyền triển lãm Pari năm 1855 Sau người ta chế tạo sàn, cột, dầm, đường ống, bể chứa nước cấu kiện khác bê tông xi măng Vào năm 1875 Joseph Monier xây dựng cầu bê tông cốt thép dài 50ft (15,24m), rộng 13ft (3,96m) Sau đó, Francois Hennebique kỹ sư người Pháp phát triển mặt cắt ngang dầm dạng chữ T Ở thời kì sơ khai người ta làm theo cảm tính, khơng có ngun tắc tính tốn cốt thép thường đặt vị trí trục trung hòa Khoảng năm 1880, nghiên cứu cường độ bê tông, bê tông cốt thép bắt đầu Pháp Đức Vào năm 1886, người kiến nghị đặt cốt thép vào vùng chịu kéo kiến nghị phuơng pháp tính tốn cấu kiện bê tơng Keonen, kĩ sư người Mĩ Sau qui phạm kĩ thuật bê tông ban hành nhiều nước Pháp, Đức, Nga vào thập niên kỉ XX Đầu kỉ XX, người ta bắt đầu xây dựng lý thuyết tính tốn kết cấu bê tông cốt thép theo ứng suất cho phép (phương pháp cổ điển) dựa sở công thức tính tốn ứng suất mơn Sức bền vật liệu Đến năm 1928, Eugesne Freyssinet người Pháp nghiên cứu thành công dùng thép sợi cường độ cao căng trước lúc đổ bê tông kết cấu bê tông cốt thép ứng lực trước bắt đầu đưa vào ứng dụng Sau vào năm 1939, Giáo sư Loleit với cộng nghiên cứu tính khơng đồng đẳng hướng, tính biến dạng đàn hồi dẻo bê tơng kiến nghị tính tốn theo giai đoạn phá hoại Đến năm 1955 Liên Xô cũ bắt đầu tính tốn với phương pháp có tên tính theo trạng thái giới hạn Phương pháp HV: Hồ Văn Quân - Lớp CH Đường ô tô Thành phố Khóa 16 Luận văn thạc sỹ kĩ thuật HDKH: GS.TS Phạm Duy Hữu ngày hồn thiện nhiều nước giới sử dụng để tính kết cấu bê tơng cốt thép kể nước ta Cho đến kết cấu bê tơng chiếm vị trí quan trọng ngành xây dựng đạt nhũng thành tựu to lớn Người ta xây dựng cầu vịm có nhịp dài 260 m Thụy Điển, mái nhà có nhịp 200 m Pháp, hàng loạt cầu vượt Đại Dương tòa nhà chọc trời khắp giới như: Tháp Burj Dubai (các tiểu vương quốc Ả rập Thống nhất) cao 828m; Tòa nhà Taipei (Đài Loan) cao 509m; Trung tâm tài Thượng Hải (Trung Quốc) cao 494 m Ở Việt Nam, kêt cấu bê tông cốt thép du nhập vào thời Pháp thuộc để làm cầu, cống nhà dân dụng công nghiệp, cơng trình bê tơng thời kì cịn ỏi đơn giản, từ Miền Bắc giải phóng, cơng trình bê tông cốt thép xây dựng Miền Bắc như: khu liên hợp gang thép Thái Nguyên (1960), nhà máy cơng cụ số Hà Nội Sau nhiều cơng trình lớn đời: nhà máy thủy điện Thác Bà (1964), cầu Thăng Long (1972) Bê tông cốt thép dự ứng lực ứng dụng cầu Phú Lỗ (nhịp 18 m, xây dựng năm 1961) Trong thời kỳ chiến tranh chống Mĩ cứu nước, kết cấu bê tông cốt thép dùng để xây dựng công chiến đấu hầm chống bom nhiều chiến trường Cho đến bê tông xi măng loại vật liệu xây dựng chủ yếu nước ta tất ngành xây dựng giao thông, thủy lợi, dân dụng công nghiệp Việc nghiên cứu bê tông xi măng đẩy mạnh, đặc biệt trường Đại học Viện khoa học kĩ thuật 1.2 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG PHỤ GIA KHỐNG TỪ PHỤ PHẨM CÔNG NGHIỆP TRONG BÊ TÔNG XI MĂNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC 1.2.1 Khái niệm phụ gia khống Phụ gia khống vật liệu vơ có nguồn gốc từ thiên nhiên nhân tạo, có chứa SiO2 Al2O3 dạng hoạt tính Bản thân vật liệu khơng có có tính dính kết, nghiền mịn điều kiện ẩm tác dụng hóa học với vơi có tính chất kết dính Khi thủy hóa tạo thành silicat canxi ngậm nước HV: Hồ Văn Quân - Lớp CH Đường tơ Thành phố Khóa 16 Luận văn thạc sỹ kĩ thuật HDKH: GS.TS Phạm Duy Hữu Các phụ gia khoáng thường gặp tro núi lửa (puzơlan), đá bọt opal, điatomit, sét nung, tro bay, xỉ lò cao muội silic Ba chất cuối khoáng nhân tạo dùng phổ biến để làm phụ gia cho bê tông Những loại puzơlan tốt trộn với xi măng với tỉ lệ tối ưu cải thiện nhiều phẩm chất bê tông như: - Hạ thấp lượng nhiệt tỏa q trình hyđrát hóa giảm co ngót nhiệt - Tăng độ kín nước - Giảm phản ứng hóa học với cốt liệu kiềm - Tăng độ bền sunfat với nước biển - Cải thiện tính dãn nở - Giảm nguy hịa tan bị khử - Tăng tính cơng tác cho bê tơng tươi - Giảm giá thành xây dựng Ngồi ưu điểm trên, trái với ngộ nhận nhiều người, puzơlan tốt không làm tăng lượng nước u cầu độ co ngót khơ Vật liệu puzơlan vật liệu silic hay vật liệu silic kết hợp với vật liệu chứa nhôm mà thân chúng có khơng có đăc tính xi măng Khi nghiền mịn kết hợp với ẩm chúng phản ứng hóa học với Ca(OH)2 giải phóng q trình hyđrát hóa nhiệt độ thường để tạo hợp chất có đặc tính xi măng Qua q trình hyđrát hóa canxi silicat (C3S) đicanxi silicat (C2S) Ca(OH)2 tạo thành sản phẩm trình hyđrát hóa Loại hợp chất khơng có đặc tính kết dính, tan nước bị rửa trôi thấm lọc nước Các hợp chất silic hay nhôm tồn dạng hạt rời mịn phản ứng với Ca(OH)2 tạo thành chất kết dính xi măng ổn định cao có hỗn hợp gồm thành phần nước, canxi, silic Nói tóm lại, silic vơ định hình phản ứng nhanh silic dạng tinh thể Người ta Ca(OH)2 vật liệu hòa tan nước chuyển thành vật liệu xi măng không tan nước cách sử dụng vật liệu puzơlan Các loại vật liệu puzơlan chia làm hai nhóm:puzơlan tự nhiên puzơlan nhân tạo * Puzơlan tự nhiên gồm: - Đất sét đá phiến HV: Hồ Văn Quân - Lớp CH Đường tơ Thành phố Khóa 16 Luận văn thạc sỹ kĩ thuật HDKH: GS.TS Phạm Duy Hữu - Đá phiến opan - Đá điatomit - Tro núi lửa bọt đá núi lửa * Puzơlan nhân tạo: - Tro bay - Xỉ lò cao - Muội silic Đối với đất sét đá phiến đòi hỏi phải nung nóng nhiệt độ từ 4250C 11000C để biến chúng thành puzơlan hoạt động Hiếm đất sét đá phiến khơng nung lại có phản ứng puzơlan Với tro núi lửa bọt núi lửa thường trạng thái tự nhiên thể đặc tính puzơlan Nói chung, hầu hết vật liệu puzơlan thiên nhiên cần phải nghiền nhỏ đến độ mịn cao để làm cho chúng phù hợp sử dụng với xi măng bê tông, ngoại trừ bọt đá núi lửa thường xuyên tồn dạng rời rạc mịn * Theo tiêu chuẩn Mĩ (ASTM C - 618) có loại phụ gia khống sau: - Loại N: puzơlan tự nhiên nung như: điatomit, opal, sét, tro núi lửa bọt đá núi lửa - Loại F: tro bay thu đốt than antraxit than bitum - Loại C: tro bay thu đốt than nâu, hàm lượng canxi oxit (CaO) than 10% * Xét thành phần hóa học, tham khảo tiêu chuẩn Ấn Độ 1344 - 1968, yêu cầu puzơlan phải tuân thủ yêu cầu hóa học bảng 1.1 sau đây: Bảng 1.1 Các thành phần hóa học tro bay Các thành phần Hàm lượng Oxit silic + oxit nhôm + oxit sắt (SiO2 + Al2O3 + Fe2O3) Không 70% Oxit silic (SiO3) Không 40% Oxit canxi (CaO) Không lớn 10% Oxit magiê (MgO) Không lớn 3% Sunfuaric anhyđrit (SO3) Không lớn 3% Sô đa oxit kali (Na2O; K2O) Không lớn 3% Kiềm tan nước Không lớn 0,1% Độ mát nhiệt Không lớn 5% HV: Hồ Văn Quân - Lớp CH Đường ô tô Thành phố Khóa 16 Luận văn thạc sỹ kĩ thuật HDKH: GS.TS Phạm Duy Hữu * Các yêu cầu vật lý gồm có: tỉ diện tích bề mặt khơng nhỏ 3200 cm2/g, cường độ nén trung bình thí nghiệm ba mẫu hình lập phương khơng nhỏ 80% cường độ mẫu hình lập phương tương đương đúc vữa xi măng không phụ gia tuổi 28 ngày Hơn nữa, cường độ mẫu lập phương phải cường độ mẫu vữa xi măng nguyên chất hình lập phương độ tuổi 90 ngày [10] 1.2.2 Các loại phụ gia khoáng từ phụ phẩm công nghiệp 1.2.2.1 Tro bay Tro bay hay tro nhiên liệu cháy nghiền mịn puzơlan nhân tạo lấy từ chất lắng đọng qua trình cháy than nghiền Nó thu lượm máy tách khí hay máy tách tĩnh điện từ ống khói nhà máy nhiệt điện mà sử dụng than nghiền làm nhiên liệu Đây loại vật liệu mịn bao gồm chủ yếu hạt thủy tinh nhỏ hình cầu Loại vật liệu trước xem phế thải công nghiệp khó xử lí phân hủy, lại trở thành vật liệu có giá trị cao sử dụng kết hợp với xi măng phụ gia Các đặc trưng thành phần biến đổi rộng không nhà máy nhiệt điện mà biến đổi từ sang khác nhà máy Tro bay thu lượm từ máy tách khí xốy, có kích thước hạt tương đối lớn Trong đó, tro bay thu lượm từ hút tĩnh điện mịn có tỉ diện tích bề mặt từ 3000 - 5000 cm2/g, thường mịn xi măng Thành phần thường oxit silic (SiO2), oxit nhơm (Al2O3), oxit sắt (Fe2O3), oxit lưu huỳnh (SO3), oxit magie (MgO), oxit canxi (CaO), bon (C), oxit natri (Na2O), oxit kali (K2O) Các đặc trưng quan trọng việc sản xuất bê tông hàm lượng bon thấp, hàm lượng oxit silic cao phải dạng hạt mịn rời rạc Tro bay coi pu zơlan phổ biến Các hạt tro bay có hình dạng cầu có kích thước tương đương hạt xi măng Phần lớn hạt SiO2 dạng vơ định hình, có khả tác dụng mạnh với xi măng Nói chung, kích thước hạt tro bay thay đổi từ 10 m đến 40 m Tính chất tro bay tùy thuộc kích cỡ hạt, thành phần hóa lí đặc tính bề mặt hạt Tro bay loại F thường chứa 5% canxi oxit (CaO), tro bay loại C chứa 15 - 35% Tro bay loại F chứa loại oxit silic oxit nhơm cao Các khống kết tinh tro bay loại C có hoạt tính, khoáng kết tinh tro bay loại F chất trơ Hai loại tro bay khác hàm HV: Hồ Văn Quân - Lớp CH Đường ô tô Thành phố Khóa 16 Luận văn thạc sỹ kĩ thuật HDKH: GS.TS Phạm Duy Hữu PHỤ LỤC VẬT LIỆU CHẾ TẠO BÊ TÔNG Cát mịn Tân Châu Cát nghiền Hóa An Đá Hóa An Dmax = 19 mm Xi măng Nghi Sơn BCP40 Phụ gia siêu dẻo SP8S Tro bay Nhơn Trạch HV: Hồ Văn Quân - Lớp CH Đường ô tô Thành phố Khóa 16 86 Luận văn thạc sỹ kĩ thuật HDKH: GS.TS Phạm Duy Hữu MỘT SỐ HÌNH ẢNH THÍ NGHIỆM Xác định độ ẩm cốt liệu để điều chỉnh lượng vật liệu cho mẻ trộn Công tác cân đong vật liệu để trộn bê tông Công tác trộn bê tông HV: Hồ Văn Quân - Lớp CH Đường tơ Thành phố Khóa 16 87 Luận văn thạc sỹ kĩ thuật HDKH: GS.TS Phạm Duy Hữu Công tác kiểm tra độ sụt loại bê tông HV: Hồ Văn Quân - Lớp CH Đường ô tơ Thành phố Khóa 16 88 Luận văn thạc sỹ kĩ thuật HDKH: GS.TS Phạm Duy Hữu Công tác đúc mẫu bê tông HV: Hồ Văn Quân - Lớp CH Đường tơ Thành phố Khóa 16 89 Luận văn thạc sỹ kĩ thuật HDKH: GS.TS Phạm Duy Hữu Công tác bảo dưỡng mẫu bê tông Công tác làm mặt mẫu bê tông trụ vữa sulfur (lưu huỳnh) HV: Hồ Văn Quân - Lớp CH Đường tơ Thành phố Khóa 16 90 Luận văn thạc sỹ kĩ thuật HDKH: GS.TS Phạm Duy Hữu HV: Hồ Văn Quân - Lớp CH Đường ô tơ Thành phố Khóa 16 91 Luận văn thạc sỹ kĩ thuật HDKH: GS.TS Phạm Duy Hữu Xác định cường độ nén mẫu bê tông HV: Hồ Văn Quân - Lớp CH Đường ô tô Thành phố Khóa 16 92 Luận văn thạc sỹ kĩ thuật HDKH: GS.TS Phạm Duy Hữu HV: Hồ Văn Quân - Lớp CH Đường tơ Thành phố Khóa 16 93 Luận văn thạc sỹ kĩ thuật HDKH: GS.TS Phạm Duy Hữu HV: Hồ Văn Quân - Lớp CH Đường ô tơ Thành phố Khóa 16 94 Luận văn thạc sỹ kĩ thuật HDKH: GS.TS Phạm Duy Hữu Kết nén số mẫu bê tông HV: Hồ Văn Quân - Lớp CH Đường tơ Thành phố Khóa 16 95 Luận văn thạc sỹ kĩ thuật HDKH: GS.TS Phạm Duy Hữu Hình ảnh số mẫu bê tơng bị phá hoại nén HV: Hồ Văn Quân - Lớp CH Đường tơ Thành phố Khóa 16 96 Luận văn thạc sỹ kĩ thuật HDKH: GS.TS Phạm Duy Hữu Xác định cường độ kéo uốn mẫu bê tông HV: Hồ Văn Quân - Lớp CH Đường ô tơ Thành phố Khóa 16 97 Luận văn thạc sỹ kĩ thuật HDKH: GS.TS Phạm Duy Hữu MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ DÙNG VẬT LIỆU PHẾ THẢI CÔNG NGHIỆP LÀM PHỤ GIA BÊ TÔNG XI MĂNG 1.1 SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN KẾT CẤU BÊ TÔNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC 1.2 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG PHỤ GIA KHỐNG TỪ PHỤ PHẨM CƠNG NGHIỆP TRONG BÊ TƠNG XI MĂNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC 1.2.1 Khái niệm phụ gia khoáng 1.2.2 Các loại phụ gia khống từ phụ phẩm cơng nghiệp 1.2.2.1 Tro bay 1.2.2.2 Xỉ lò cao 10 1.2.2.3 Muội silic 11 1.2.2.4 Tro trấu 12 1.2.2.5 Meta cao lanh 13 1.2.3 Tình hình sử dụng phụ gia khống từ phụ phẩm cơng nghiệp giới nước 13 CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU TRO BAY NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN FORMOSA - NHƠN TRẠCH - ĐỒNG NAI 21 2.1 NGUỒN GỐC TRO BAY, CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH VÀ MỘT SỐ TÍNH CHẤT ĐẶC TRƯNG 21 2.2 ẢNH HƯỞNG CỦA TRO BAY ĐẾN CÁC TÍNH CHẤT CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG VÀ CỦA BÊ TÔNG XI MĂNG 22 2.2.1 Độ sụt (dộ lưu động) 22 2.2.2 Cường độ 22 2.2.3 Co ngót từ biến 23 2.2.4 Tuổi thọ 23 2.2.5 Độ chống thấm 23 2.2.6 Nhiệt tỏa q trình hyđrat hóa 24 2.2.7 Phản ứng cốt liệu kiềm 25 2.2.8 Độ bền chống ăn mòn sun phát bê tông 26 2.2.9 Các ảnh hưởng khác 26 HV: Hồ Văn Quân - Lớp CH Đường tơ Thành phố Khóa 16 Luận văn thạc sỹ kĩ thuật HDKH: GS.TS Phạm Duy Hữu 2.3 THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH MỘT SỐ CHỈ TIÊU CƠ LÝ VÀ THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA TRO BAY NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN FORMOSA NHƠN TRẠCH - ĐỒNG NAI 27 2.3.1 Thí nghiệm xác định tiêu vật lí tro bay (độ ẩm, khối lượng riêng khối lượng thể tích) 27 2.3.2 Thí nghiệm xác định số hoạt tính cường độ tuổi 28 ngày lượng nước yêu cầu theo ASTM C311 27 2.3.2.1 Lượng nước yêu cầu .27 2.3.2.1 Chỉ số hoạt tính cường độ 27 2.3.3 Thí nghiệm xác định thành phần hóa học số tiêu chất lượng khác tro bay 28 CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM TRONG PHÒNG ĐỂ XÁC ĐỊNH CHỈ TIÊU CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG XI MĂNG DÙNG PHỤ GIA TRO BAY NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN FORMOSA - NHƠN TRẠCH - ĐỒNG NAI 30 3.1 NGUYÊN LÝ HÌNH THÀNH CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TƠNG XI MĂNG 30 3.1.1 Sự hình thành cấu trúc bê tông 30 3.1.2 Cấu trúc cốt liệu lớn 30 3.1.3 Cấu trúc vi mô đá xi măng 31 3.1.4 Cấu trúc vùng tiếp giáp vữa xi măng cốt liệu 34 3.2 YÊU CẦU ĐỐI VỚI VẬT LIỆU CHẾ TẠO BÊ TÔNG VÀ ĐỐI VỚI BÊ TÔNG LÀM ĐƯỜNG 34 3.2.1 Yêu cầu vật liệu chế tạo bê tông 34 3.2.1.1 Xi măng .34 3.2.1.2 Cốt liệu lớn 36 3.2.1.3 Cốt liệu nhỏ 39 3.2.1.4 Nước 43 3.2.1.5 Phụ gia khoáng 43 3.2.1.6 Phụ gia siêu dẻo 43 3.2.2 Yêu cầu bê tông làm đường 44 3.3 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM TRONG PHÒNG VỀ VIỆC SỬ DỤNG TRO BAY NHƠN TRẠCH VỚI HÀM LƯỢNG (40 - 50)% ĐỂ CHẾ TẠO BÊ TÔNG MÁC 300, 400 VÀ 500 45 HV: Hồ Văn Quân - Lớp CH Đường ô tô Thành phố Khóa 16 Luận văn thạc sỹ kĩ thuật HDKH: GS.TS Phạm Duy Hữu 3.3.1 Cơ sở lý thuyết số phương pháp thiết kế thành phần bê tông xi măng 45 3.3.1.1 Yêu cầu cường độ bê tông tối thiểu cường độ yêu cầu 46 3.3.1.2 Các phương pháp thiết kế thành phần bê tông 47 3.3.1.3 Phương pháp ACI 211, 4R - 93 48 3.3.2 Tính tốn thành phần cấp phối bê tơng 30, 40 50 Mpa 53 3.3.2.1 Tính tốn thành phần cấp phối bê tơng mác 30 khơng dùng tro bay, dùng 40% 50% tro bay thay xi măng 53 3.3.2.2 Tính tốn thành phần cấp phối bê tơng mác 40 không dùng tro bay, dùng 40% 50% tro bay thay xi măng 55 3.3.2.3 Tính tốn thành phần cấp phối bê tông mác 50 không dùng tro bay, dùng 40% 50% tro bay thay xi măng 57 3.3.3 Tính tốn thành phần vật liệu cho mẻ trộn 58 3.3.4 Công tác đúc mẫu 59 3.3.4.1 Cân đong vật liệu 59 3.3.4.2 Nhào trộn vật liệu kiểm tra độ sụt 60 3.3.4.3 Đúc mẫu 61 3.3.5 Công tác bảo dưỡng bê tông 61 3.4 THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ KHÁNG NÉN VÀ KÉO UỐN CỦA CÁC MẪU BÊ TÔNG 62 3.4.1 Thí nghiệm xác định cường độ kháng nén mẫu trụ bê tông kích thước 150x300 62 3.4.1.1 Kết nén mẫu bê tông 30 Mpa 63 3.4.1.2 Kết nén mẫu bê tông 40 Mpa 65 3.4.1.3 Kết nén mẫu bê tông 50 Mpa 67 3.4.2 Thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo uốn mẫu dầm bê tơng kích thước 100x100x400 73 3.4.2.1 Kết kéo uốn mẫu bê tông 30 Mpa 73 3.4.2.2 Kết kéo uốn mẫu bê tông 40 Mpa 74 3.4.2.2 Kết kéo uốn mẫu bê tông 50 Mpa 75 3.4.3 Tính tốn mơ đun đàn hồi loại bê tông .78 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO .84 PHỤ LỤC 86 HV: Hồ Văn Quân - Lớp CH Đường tơ Thành phố Khóa 16