Nghiên cứu độ bền chịu tác động sun phát và xâm nhập ion clo của bê tông xi măng sử dụng xỉ lò cao cấp trường

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HC CP TRNG NGHIÊN CứU Độ BềN CHịU TáC ĐộNG SUN PHáT Và XÂM NHậP ION CLO CủA BÊ TÔNG XI M¡NG Sư DơNG XØ Lß CAO m· Sè : t2017-ktxd-08 chủ NHIệM đề tài : ths Lê thu trang tHêI GIAN THùC HIƯN : 1/2017 - 12/2017 NGµY VIÕT B¸O C¸O : 12/2017 Hà Nội - 2017 MỤC LỤC MỤC LỤC -1DANH SÁCH BẢNG BIỂU - DANH SÁCH HÌNH VẼ - LỜI CẢM ƠN - MỞ ĐẦU - Tính cấp thiết đề tài - Mục đích phạm vi nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu - CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG XI MĂNG SỬ DỤNG XỈ LÒ CAO NGHIỀN MỊN - 10 1.1 Khái niệm vê bê tông xi măng sử dụng phụ gia khoáng - 10 - 1.1.1 Giới thiệu bê tơng tính cao (HPC) [13] - 10 1.1.2 Vai trị phụ gia khống hoạt tính bê tơng chất lượng cao - 12 1.2Tổng quan bê tơng xi măng sử dụng xỉ lị cao nghiền mịn giới - 30 1.3Tổng quan bê tơng xi măng sử dụng xỉ lị cao nghiền mịn Việt Nam - 33 CHƢƠNG 2: VẬT LIỆU CHẾ TẠO VÀ THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG XI MĂNG SỬ DỤNG XỈ LÒ CAO NGHIỀN MỊN - 34 2.1 Khái niệm chung - 34 - 2.2 Vật liệu chế tạo bê tông xi măng sử dụng xỉ nghiền mịn - 35 - 2.2.1 Cốt liệu thô - 35 2.2.2 Cốt liệu nhỏ - 38 2.2.3 Xi măng - 40 2.2.4 Xỉ lò cao nghiền mịn - 41 2.2.5 Phụ gia h a h c - 43 2.2.6 Nước - 44 2.3 Thiết kế thành phần bê tơng xi măng sử dụng xỉ lị cao nghiền mịn - 44 - 2.3.1 Các yêu cầu thiết kế - 47 2.3.2 Kết thiết kế thành phần bê tông xi măng sử dụng xỉ lò cao nghiền mịn - 49 2.4 Phương pháp thử nghiệm - 53 - 2.4.1 Phương pháp chế tạo mẫu - 53 -1- 2.4.2 Phương pháp thí nghiệm đặc tính h c độ bền bê tông sử dụng xỉ lò cao nghiền mịn - 54 2.5 Kế hoạch thí nghiệm tiêu chuẩn áp dụng - 54 - CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN - 56 3.1 Phương pháp luận sở - 56 - 3.2 Tính cơng tác bê tơng xi măng sử dụng xỉ lò cao nghiền mịn - 56 - 3.3 Cư ng độ chịu n n cư ng độ p ch - 57 - 3.3.1 Xác định cư ng độ chịu n n - 57 3.3.2 Cư ng độ p ch 60 3.4 Sức kháng xâm nhập ion clo bê tơng sử dụng xỉ lị cao nghiền mịn 62 3.4.1 Các thí nghiệm sức kháng xâm nhập clo bê tông [26] 64 3.4.2 Thí nghiệm thấm nhanh ion clo theo tiêu chuẩn ASTM C1202 71 3.5 Tính bền Sulfat bê tơng xi măng sử dụng xỉ lò cao nghiền mịn 76 3.5.1 Thí nghiệm xác định độ bền sulfat bê tông sử dụng xỉ 76 3.5.2 Kết thí nghiệm 81 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 -2- DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Phạm vi thành phần h a h c xỉ lò cao - 19 Bảng 1.2 Tổng quan tình hình sử dụng xỉ Hoa Kỳ năm 2004 (triệu tấn)[30] - 31 Bảng 1.3 Sản xuất sử dụng xỉ lò cao Nhật Bản 2008-2010 - 32 Bảng 1.4 Sản lượng xỉ hạt lò cao TISCO cung cấp cho sở sản xuất xi măng phản ánh qua năm [2] - 33 Bảng 2.1 Thành phần hạt đá Dmax = 19mm - 36 Bảng 2.2 Thành phần hạt đá Dmax = 9,5mm - 37 Bảng 2.3 Kết khối lượng riêng, độ h t nước khối lượng th tích l n chặt đá dăm - 38 Bảng 2.4 Kết thành phần hạt cát - 39 Bảng 2.5 Kết khối lượng riêng, độ h t nước khối lượng th tích cát - 39 Bảng 2.6 Các tính chất lý xi măng B t Sơn PC40 - 40 Bảng 2.7 Thành phần h a h c xi măng B t Sơn PC40 - 40 Bảng 2.8 Thành phần khoáng vật xi măng B t Sơn PC40 - 41 Bảng 2.9 Thành phần h a h c xỉ lò cao Thái Nguyên - 41 Bảng 10 Cư ng độ chịu n n mẫu vữa sau ngày (Mpa) - 42 Bảng 11 Cư ng độ chịu n n mẫu vữa sau ngày (Mpa) - 43 Bảng 2.12 Xác suất liên quan đến giá trị k - 48 Bảng 2.13 Mối quan hệ cư ng độ đặc trưng cư ng độ yêu cầu - 49 Bảng 2.14 Thành phần bê tông xi măng nhiều tro bay c f‟c = 30MPa - 52 Bảng 2.15 Thành phần bê tông xi măng nhiều tro bay c f‟c = 50MPa - 52 Bảng 2.16 Thành phần bê tông xi măng nhiều tro bay c f‟c = 70MPa - 53 Bảng 2.17 Số lượng mẫu thí nghiệm - 55 Bảng 3.1 Bảng theo dõi kết độ sụt theo th i gian - 56 Bảng 3.2 Kết cư ng độ chịu n n ngày tuổi loại bê tông - 58 Bảng 3.3 Kết thí nghiệm cư ng độ p ch 61 Bảng 3.4 Tổng hợp phương pháp thí nghiệm xâm nhập ion clo 70 Bảng 3.5 Mức độ thấm ion clo 74 Bảng 3.6 Kết thí nghiệm thấm ion clo theo ASTM C1202 76 -3- DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1 Vi cấu tr c hai loại hồ xi măng c tỷ lệ N/XM khác - 11 Hình 1.2 Cấu tr c vi mô bê tông với tỷ lệ N/XM cao: - 11 Hình 1.3 Cấu tr c vi mơ HPC: (a) không c vùng chuy n tiếp cốt liệu đá xi măng, (b) đặc đá xi măng HPC c khí - 12 Hình 1.4 Cấu tạo lị cao q trình luyện gang - 18 Hình 1.5 Xỉ hạt lị cao - 19 Hình 1.6 Xỉ hạt lị cao nghiền mịn - 19 Hình 1.7 Xỉ lị cao làm mát từ từ khơng khí - 20 Hình 1.8 Ảnh hưởng hàm lượng nước đến độ sụt hỗn hợp bê tông c không c xỉ (Meusel Rose 1983) (25,4 mm = in; kg/m3 = 169 lb/yd3) - 21 Hình 1.9 Mối quan hệ cư ng độ vữa sử dụng xi theo ASTM C989 so sánh với vữa xi măng pooc lăng (Task Group E-38.06.02) (1 KSI = 6.89 MPa) - 23 Hình 1.10 Ảnh hưởng hàm lượng xỉ thay đến cư ng độ chịu n n bê tông (Hogan Meusel 1981) (1 KSI = 6.89 MPa) - 24 Hình 1.11 Cư ng độ chịu n n bê tông c hàm lượng xỉ khác (Hogan Meusel 1981) (1 KSI = 6.89 Mpa) - 24 Hình 1.12 Cư ng độ chịu uốn bê tông c hàm lượng xỉ khác (Hogan Meusel 1981) (1 KSI = 6,89 MPa) - 25 Hình 1.13 Co ng t bê tông với tỷ lệ xỉ thay khác (N /CDK = 0,55) (Hogan Meusel 1981) - 26 Hình 1.14 Nhiệt thủy h a bê tông xi măng thư ng, bê tông xi măng sử dụng tro bay, bê tông xi măng sử dụng xỉ (Bamforth 1980) - 26 Hình 1.15 Kích thước lỗ rỗng bê tông xi măng thông thư ng bê tông c tỷ lệ xỉ thay xi măng 40% xỉ, thử nghiệm xâm nhập thủy ngân (Roy Parker 1983) - 27 Hình 1.16 Hàm lượng clorua 20,3-40,6 mm (0,8 đến 1,6 in.) ngâm bê tông dung dịch NaCl 3,0 mol (Smolczyk 1977) - 28 Hình 1.17 Ảnh hưởng mức thay xỉ khác đến trương nở bê tông dung dịch Na2SO4 50.000 mg /1 (xỉ c hàm lượng Al2O3 = 8,4%) - 29 Hình 1.18 Khả kháng sun phát vữa với hàm lượng xỉ khác -4- (Hogan Meusel 1981) - 30 Hình 1.19 Tình hình sử dụng xỉ lò cao xỉ th p châu Âu - 31 Hình 2.1 Đá dăm Dmax19 - 35 Hình 2.2 Đá dăm Dmax9,5 - 35 Hình 2.3 Bi u đồ thành phần hạt đá Dmax = 19mm - 36 Hình 2.4 Bi u đồ thành phần hạt đá Dmax = 9,5mm - 37 Hình 2.5 Bi u đồ thành phần hạt phối trộn đá - 37 Hình 2.6 Cát Vân Đồn - 38 Hình 2.7 Bi u đồ thành phần hạt cát - 39 Hình 2.8 Xỉ lị cao nghiền mịn - 41 Hình 2.9 N n mẫu thí nghiệm hoạt tính xỉ - 42 Hình 2.10 Mối quan hệ cư ng độ đặc trưng cư ng độ trung bình yêu cầu - 48 Hình 3.1 Thí nghiệm tính cơng tác hỗn hợp bê tông - 56 Hình 3.2 Tốc độ giảm sụt theo th i gian - 57 Hình 3.3 Dạng vết nứt sau n n - 58 Hình 3.4 Bi u đồ phát tri n cư ng độ bê tông sử dụng xỉ lị cao 59 Hình 3.5 Thí nghiệm xác định cư ng độ p ch 60 Hình 3.6 Bi u đồ phát tri n cư ng độ p ch bê tông sử dụng xỉ nghiền mịn 61 Hình 3.7 Quá trình rỗ bề mặt môi trư ng giàu clo 63 Hình 3.8 Sơ đồ thí nghiệm theo AASHTO T259 (salt ponding) 64 Hình 3.9 Thí nghiệm khuếch tán khối- Bulk Diffusion Test 65 Hình 3.10 Thí nghiệm thấm nhanh theo ASTM C1202 (AASHTO T277) 65 Hình 3.11 Dụng cụ thí nghiệm thấm nhanh – Cell PR-1000 66 Hình 3.12 Sơ đồ thí nghiệm kỹ thuật điện di 68 Hình 3.13 Sơ đồ thí nghiệm điện di Tang Nilsson 68 Hình 3.14 Dụng cụ thí nghiệm điện di 69 Hình 3.15 Sơ đồ thí nghiệm điện di nhanh (NordTest NTBuild 492) 69 (AASHTO TP63-03) 69 Hình 3.16 Thiết bị đo điện trở suất chiều 70 Hình 3.17 Khoang chứa mẫu thử 72 Hình 3.18 Sơ đồ bơm h t chân không mẫu thử 73 -5- Hình 3.19 Sơ đồ đo điện lượng 74 Hình 3.20 Chuẩn bị mẫu thử 75 Hình 3.21 Thí nghiệm h t chân không mẫu thử 75 Hình 3.22 Q trình thí nghiệm thấm ion clo 75 Hình 3.23 Điện lượng (coulombs) đo từ thí nghiệm thấm nhanh 76 Hình 3.24 Mơ hình chày đàm mẫu 77 Hình 3.25 Mơ hình dụng cụ đo chiều dài vữa 77 Hình 3.26 Thùng ngâm mẫu 78 Hình 3.27 Khn thí nghiệm 79 -6- LỜI CẢM ƠN Đề tài: Nghiên cứu độ bền chịu tác động sun phát xâm nhập ion clo bê tông xi măng sử dụng xỉ lò cao thực hồn thành Trư ng Đại h c Giao thơng vận tải Tác giả xin gửi l i cảm ơn tới Khoa Kỹ thuật xây dựng, đặc biệt tập th Bộ môn Vật liệu xây dựng, Trư ng Đại h c giao thông vận tải gi p đỡ hoàn thành nghiên cứu Tác giả xin chân thành cảm ơn đ ng g p ý kiến quý báu chuyên gia lĩnh vực Vật liệu xây dựng nhóm nghiên cứu gi p đỡ cho thành công đề tài Tác giả xin gửi l i cảm ơn tới Phịng thí nghiệm Vật liệu Xây DựngBộ mơn Vật liệu xây dựng, Phịng TN VILAS 047 - Trung tâm KHCN, Phòng TN VILAS 003-Trung tâm ki m định chất lượng Trung tâm bê tông xi măng thuộc Viện Vật liệu xây dựng -7- MỞ ĐẦU Đ hội nhập với phát tri n chung giới, phát tri n sở hạ tầng phục vụ cho công nghiệp h a, đại h a đất nước Đảng Nhà nước coi nhiệm vụ quan tr ng Vật liệu xây dựng đ ng g p quan tr ng việc xây dựng cơng trình sở hạ tầng Bê tông xi măng loại vật liệu sử dụng phổ biến rộng rãi toàn giới k từ th i kỳ tiền công nghiệp đến Tính cấp thiết đề tài Trong giai đoạn cơng nghiệp h a - đại h a đất nước ta nay, lượng phế thải công nghiêp ngày tăng (các nhà máy, khu công nghiệp, khu đô thị ) Hàng năm c tới 500 † 600 triệu tro xỉ nhiệt điện, xỉ luyện kim thải ra, chủng loại phế thải đa dạng Do lượng phế thải thải nhiều nên ch ng ảnh hưởng nhiều tới kinh tế, xã hội môi trư ng sống nước ta Sử dụng c hiệu nguồn phụ gia khoáng n i chung, xỉ hạt lò cao nghiền mịn n i riêng cho ngành cơng nghiệp sản xuất bê tơng, mà xỉ cịn c th dùng đ sản xuất xi măng giúp nâng cao sản lượng chủng loại xi măng, tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên lượng dùng cho việc sản xuất clanhke, giảm đáng k lượng khí thải CO 2, giảm thi u ô nhiễm môi trư ng tăng thêm hướng sử dụng bê tông xi măng cho ngành công nghiệp bê tông Mặt khác nước ta nằm khu vực ven bi n, nơi mà cơng trình, phận cơng trình chịu tác động mạnh mẽ tác nhân xâm thực clorua, muối sunphat canxi, magiê, natri, kali, amôni tồn đất hay tan nước ngầm, nước bi n; tiếp đến rác thải công nghiệp, nước thải nông - công nghiệp; sau sunphát c nguồn gốc từ khơng khí nhiễm Vì vậy, c th n i x t phương diện vật liệu cơng nghệ thi cơng bê tơng sử dụng xỉ hạt lò cao nghiền mịn giải pháp vật liệu bền vững xây dựng cở sở hạ tầng giao thông Việt Nam -8- Mục đích phạm vi nghiên cứu Trong khn khổ đề tài NCKH cấp Trư ng, nên đề tài tập trung nghiên cứu lý thuyết xác định khả chịu tác động sun phát xâm nhập ion Clo bê tông xi măng cấp cư ng độ từ 30-70 Mpa sử dụng xỉ lò cao nghiền mịn từ nhà máy gang th p Thái Nguyên (hàm lượng xỉ đến 50% khối lượng xi măng) Phƣơng pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu nghiên cứu lý thuyết kết hợp nghiên cứu thực nghiệm -9- Hình 3.17 Khoang chứa mẫu thử Ghi chú: 1) Khoang gá mẫu nhựa cứng bền kiềm 2) Miếng ch n mẫu th p không gỉ, dày 0,06 mm 3) Lưới điện cực th p khơng gỉ, kích thước mắt lưới 0,6 mm x 0,6 mm 4) Dây dẫn điện đồng đư ng kính khơng nhỏ 0,2 mm 5) Đầu nối đồng đư ng kính 12 mm 6) Giắc cắm đồng c lớp cách điện bên 7) Lỗ đặt đầu đo nhiệt độ, đư ng kính mm 8) Lỗ đ r t dung dịch, đư ng kính 10 mm * Dụng cụ vật liệu sơn phủ + Sơn epoxy khô nhanh, không dẫn điện, c khả chống thấm nước bền kiềm + Chổi qu t sơn, cân kỹ thuật cốc nhựa đ định lượng trộn sơn + Keo silicone: dùng đ trám, vá gắn kết mẫu bê tơng vào khoang chứa mẫu thử * Hóa chất thử + Nước dùng trình thử nghiệm nước loại theo tiêu chuẩn TCVN 4851:1989 đun sơi đ nguội đến nhiệt độ phịng + Dung dịch NaCl 3%: hòa tan 30 g natri clorua loại tinh khiết phân tích 970 g nước cất + Dung dịch NaOH 0,3 N: hòa tan 12 g natri hydroxit tinh khiết phân tích 1000ml nước cất  Chuẩn bị mẫu 72 + Mẫu thử hình trụ c đư ng kính (100 ± 2) mm, chiều dày (50 ± 3) mm cắt từ mẫu bê tông c đư ng kính (100 ± 2) mm + Mẫu bê tông dùng đ chuẩn bị mẫu thử c th lấy trư ng đ c phòng thí nghiệm cách khoan trực tiếp từ cấu kiện khoan ống c đư ng kính mũi khoan 100 mm đ c khn hình trụ đư ng kính 100 mm, cao 200 mm theo tiêu chuẩn TCVN 3105-93 + Mẫu thử phải nằm kẹp hai nhát cắt cách mặt đáy mẫu bê tông tối thi u 15 mm + Đ khô bề mặt mẫu thử khơng khí sau 1h + Dùng chổi hay khăn làm bề mặt mẫu thử + Phủ kín sơn lên diện tích xung quanh mẫu thử chổi qu t sơn Bảo dưỡng sơn đ sơn khơ hồn tồn theo hướng dẫn sử dụng nhà sản xuất sơn + Đặt mẫu thử vào bình h t chân khơng Lắp đặt hệ thống bơm h t chân khơng theo sơ đồ hình 3.18 Hình 3.1 Sơ đồ bơm hút chân khơng mẫu thử + Đổ nước đun sôi đ nguội vào bình đựng nước + Kh a vịi nối bình h t chân khơng với bình đựng nước Bật máy bơm h t chân khơng trì áp suất bình h t chân không mmHg 3h + Mở kh a vịi nối bình h t chân khơng với bình đựng nước nước ngập mẫu thử Kh a vịi tiếp tục trì bơm h t chân khơng 1h + Tắt máy bơm, lấy mẫu thử khỏi bình h t chân khơng Chuy n mẫu thử vào bình đựng nước ngâm vòng (18 ± 2) h  Cách tiến hành + Lấy mẫu thử khỏi bình đựng nước, lau gi t nước đ ng 73 + Lắp mẫu thử vào khoang chứa mẫu Dùng keo silicone trám vào khe tiếp giáp mẫu thử khoang chứa mẫu, đảm bảo bịt kín khơng rị rỉ nước ngồi + Đổ đầy h a chất thử vào hai đầu khoang chứa mẫu thử, đầu khoang đổ dung dịch NaOH 0,3 N đầu khoang đổ dung dịch NaCl 3% Đậy kín hai đầu khoang n t cao su đ tránh bay dung dịch + Lắp đặt mạch điện gồm nguồn điện, vôn kế, ampe kế với khoang chứa mẫu thử theo sơ đồ hình 3.19 Hình 3.2 Sơ đồ đo điện lượng + Nối cực âm nguồn điện với đầu khoang chứa dung dịch NaCl, cực dương nguồn điện với đầu khoang chứa dung dịch NaOH + Đ ng mạch điện trì điện chiều 60 V + Theo dõi ghi lại thơng số cư ng độ dịng điện, nhiệt độ khoang chứa dung dịch NaCl 6h  Tính toán đánh giá kết + Sử dụng thiết bị tự động, tổng điện lượng truyền qua mẫu thử tự ghi, tính tốn đánh giá theo mức bảng 3.5 + Đánh giá độ thấm ion clo qua bê tông theo mức theo bảng 3.5 Bảng 3.5 Mức độ thấm ion clo Điện lƣợng truyền qua mẫu (culông) Mức độ thấm ion clo > 4000 Cao Từ 2000 đến 4000 Trung bình Từ 1000 đến 2000 Thấp 74 Từ 100 đến 1000 Rất thấp < 100 Khơng đáng k Mơt số hình ảnh thí nghiệm Hình 3.20 Chuẩn bị mẫu thử Hình 3.21 Thí nghiệm hút chân khơng mẫu thử Hình 3.22 Q trình thí nghiệm thấm ion clo 75 3.4.2.2 Kết thí nghiệm Bảng 3.6 Kết thí nghiệm thấm ion clo theo ASTM C1202 Loại bê tông f‟c = 50 MPa f‟c = 70 MPa Cấp phối BT thay BT thay BT thay C0 30% xỉ SC30 40% xỉ SC40 50% xỉ SC50 682 674 668 2245 2066 2157 2023 630 656 2123 636 2073 623 649 645 640 644 617 644 632 626 638 605 615 2500 Điện lượng (Coulombs) 2000 f'c = 50 MPa f'c = 70 MPa 1500 1000 500 C0 SC40 SC30 SC50 Loại bê tơng Hình 3.23 Điện lượng (coulombs) đo từ thí nghiệm thấm nhanh Từ bi u đồ, ta thấy khả chống thấm ion Clo giảm đáng k bê tơng dùng xỉ lị cao nghiền mịn bê tông thư ng, điều giải thích có mặt xỉ lị cao nghiền mịn việc giảm phần rỗng cấu tr c bê tơng xi măng cịn góp phần giảm kích thước lỗ rỗng 3.5 Tính bền Sulfat bê tơng xi măng sử dụng xỉ lị cao nghiền mịn 3.5.1 Thí nghiệm xác định độ bền sulfat bê tơng sử dụng xỉ Thiết bị thí nghiệm - Máy trộn: theo TCVN6016:1995 (ISO 679:1989) - Chày đầm mẫu: chế tạo th p không gỉ, khối lượng phải đảm bảo 400g±15g, c cấu tạo hình 3.24 76 Hình 3.24 Mơ hình chày đàm mẫu (1) Phần chày:  (23 ± 0,2) mm dài (110 ± 0,2) mm; (2) Cán chày - Dụng cụ đo chiều dài chuẩn a) Dụng cụ đo chiều dài mẫu c cấu tạo Hình 3.25 b) Đồng hồ micromet c độ xác 0,001 mm c) Thanh chuẩn làm thạch anh, hợp kim viba vật liệu c độ nở nhiệt nhỏ 0,001 mm/m Hình 3.25 Mơ hình dụng cụ đo chiều dài vữa - Máy thử độ bền n n: Theo TCVN6016:1995 (ISO679:1989) - Thùng dưỡng hộ: a) Thùng dưỡng hộ làm nhựa th p không gỉ, c kích thước đủ đ nh ng ngập khn chứa mẫu nước, đảm bảo khoảng cách khuôn thành thùng tối thi u 50 mm, khoảng cách khuôn với tối thi u 100 mm b) Lượng nước trì thùng dưỡng hộ c độ cao 100 mm tính 77 từ bề mặt phía khn mẫu Thùng lắp thiết bị gia nhiệt máy khuấy nhằm đảm bảo nhiệt độ nước đồng (35 ± 3)0C - Thùng ngâm mẫu a) Thùng ngâm mẫu chứa nước vơi bão hịa làm nhựa th p khơng gỉ, c kích thước đủ đ nh ng ngập viên mẫu lập phương vữa lăng trụ b) Thùng ngâm mẫu chứa dung dịch sulfat làm nhựa th p khơng gỉ, c kích thước đủ đ nh ng ngập vữa lăng trụ, đảm bảo khoảng cách với 12 mm cách thành thùng mm Thùng phải c nắp đậy đ tránh bay dung dịch sulfat Hình 3.26 Thùng ngâm mẫu - Các dụng cụ khác + Cân kỹ thuật, c độ xác tới 0,1 gam; + Ống đong, dung tích 250 ml c độ xác tới ml; + Đầu đo, thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật theo qui định theo TCVN 6068 : 2004; + Dao, th p không gỉ, đậy khuôn nhựa th p không gỉ; + Dung cụ đo pH; + Dụng cụ tháo khuôn chổi qu t khuôn; + Dầu bôi khuôn mỡ làm kín khn, đảm bảo khơng phản ứng với xi măng Chuẩn bị mẫu thử: - Khuôn đ tạo mẫu xác định thay đổi chiều dài vữa xi măng c hình lăng trụ, kích thước 75x75x285mm, thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật theo TCVN 6068:2004 - Mẫu thử xác định cư ng độ n n mẫu lập phương, kích thước 100mm x 200 78 mm Hình 3.27 Khn thí nghiệm - Lau bề mặt thành khn bề mặt phía đế Qu t lớp mỏng dầu bôi khuôn lên bề mặt tạo mẫu khuôn - Bôi lớp mỡ lên phần bề mặt tiếp x c đế thành khn đ làm kín nước Đối với khn mẫu lăng trụ, lắp hai đầu đo hai miếng đệm vào hai đầu khuôn - Đổ lớp vữa khoảng 25 mm vào tất ngăn khuôn Tiến hành đầm vữa ngăn 32 lần 10 giây Sau đầm xong lớp vữa thứ nhất, đổ lớp vữa thứ hai vào khuôn đầm mẫu giống lớp thứ Kết th c trình đầm, dùng dao gạt lượng vữa thừa bề mặt khuôn, miết thẳng mặt mẫu đánh dấu vào mẫu Tổng th i gian đầm mẫu không lớn ph t 30 giây Chuẩn bị dung dịch nước muối để ngâm mẫu - Pha dung dịch ngâm mẫu: Dung dịch natri sulfat 50g/l Hòa tan 50g Na2SO4 900 ml nước, sau đ thêm lượng nước thích hợp đ tạo thành lít dung dịch sulfat Độ pH dung dịch sau pha nằm giới hạn pH = † Th tích dung dịch sulfat cần pha gấp lần tổng th tích vữa cần ngâm, đ , vữa c th tích tương đương 184 ml Chỉ pha dung dịch sulfat ngày trước sử dụng - Nước vơi bão hịa, pha chế sau: Cân 50 g canxi oxit nguyên chất cân kỹ thuật, cho vào bình thủy tinh dung tích (15 – 20) lít R t nước cất vào khoảng 3/4 bình, đậy n t cao su lại lắc mạnh đ cho CaO tan Sau đ , ngày lắc đến lần Sau ngày, lượng CaO tan hết 79 bổ sung thêm CaO (ghi lại lượng cân bổ sung) CaO không tan vào dung dịch Sau 48 gi mở n t cao su ra, dùng giấy l c (loại thư ng) l c lấy dung dịch Ca(OH)2, dùng pip t h t 50 ml dung dịch cho vào bình thủy tinh hình n n c dung tích 250 ml chuẩn dung dịch HCl 0,05 N dung dịch bắt đầu chuy n từ màu vàng sang màu hồng nhạt ghi lại th tích HCl 0,05N V Đậy kín dung dịch đ tiến hành thí nghiệm dần Sau 48 gi , lại chuẩn dung dịch Ca(OH)2 HCl 0,05 N đ xác định nồng độ dung dịch nước vơi bão hịa ghi th tích V Nếu V2 V1 dung dịch Ca(OH)2 trạng thái bão hịa, V1 khác V2, phải bổ sung thêm CaO vào lắc mạnh bình Sau 48 gi , tiến hành l c xác định lại nồng độ dung dịch Trình tự thí nghiệm - Sau kết th c q trình tạo mẫu, dùng đậy khn đậy kín khn chứa mẫu lăng trụ khn chứa mẫu lập phương cho kín nước, đặt khuôn vào thùng dưỡng hộ - Lưu khuôn chứa mẫu lăng trụ khuôn chứa mẫu lập phương thùng dưỡng hộ c nhiệt độ nước trì ổn định (35 ± 3) 0C khoảng th i gian 23,5 gi ± 30 ph t Sau đ , lấy khuôn khỏi thùng tiến hành tháo mẫu khỏi khuôn - Đ lại viên mẫu lập phương cho thử cư ng độ n n, đưa viên mẫu lập phương lại vữa lăng trụ vào ngâm thùng chứa nước vơi bão hịa, trì nhiệt độ (27 ± 1)0C - Xác định cư ng độ n n hai viên mẫu lập phương theo TCVN 6016:1995 (ISO679:1989) Nếu cư ng độ trung bình hai viên mẫu đạt 20 MPa lớn lấy vữa khỏi b nước vơi bão hịa đ đo chiều dài ban đầu (L1) theo TCVN6068:2004 Sau đ ngâm vữa vào dung dịch sulfat - Nếu cư ng độ trung bình hai viên mẫu khơng đạt 20 MPa, dự đốn xem đạt xác định cư ng độ th i m dự đoán đ Nếu cư ng độ trung bình hai viên mẫu dự đốn đạt 20 MPa đo chiều dài vữa ngâm ch ng vào dung dịch sulfat - Nếu thử hai viên mẫu (sau 23,5 gi ± 30 ph t) không đạt, ngày 80 hôm đ thử lại không đạt 20 MPa ngày hôm sau thử tiếp khơng đạt 21 MPa coi mẫu đ không đạt không cần thử tiếp - Đo chiều dài vữa dung dịch sulfat (Lix) theo TCVN6068:2004 tuổi 1; 2; 3; 4; 8; 13; 15 tuần 4; 6; 9; 12 tháng, tính từ ngâm mẫu Ghi kết đo Sau lần đo, thay dung dịch sulfat - Sự thay đổi chiều dài vữa thứ “i” tuổi “x” ngày (Lix), tính phần trăm (%), xác đến 0,001 %, theo cơng thức sau: Lix = Lix - Li x 100 Le Trong đ : Lix chiều dài vữa thứ “i” tuổi “x” ngày, tính milim t (mm); Li chiều dài ban đầu vữa thứ “i”, tính milim t (mm); Le chiều dài danh nghĩa vữa thứ “i”, 250 mm; Kết giá trị trung bình cộng thay đổi chiều dài vữa tuổi “x” ngày (Lx), tính %, xác tới 0,01 %, theo cơng thức sau:   L  Lx = ix i 1 3.5.2 Kết thí nghiệm Từ kết ghi ch p trình xử lý số liệu ta c bi u đồ th trương nở bê tơng xi măng sử dụng xỉ lị cao nghiền mịn c cư ng độ f‟ c = 50MPa dung dịch Na2SO4 sau: 81 0.3500 0.3000 0.2500 mm 0.2000 0.1500 0.1000 0.0500 0.0000 mẫu 0% 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 mẫu 30% mẫu 40% mẫu 50% Hình 3.28 Bi u đồ trương nở bê tông dung dịch sun phát Từ kết bi u đồ cho ta thấy ảnh hưởng xỉ lò cao nghiền mịn đến co nở bê tông môi trư ng sulfat Xỉ lị cao nghiền mịn, ngồi khả điền đầy tham gia thành phần cốt liệu bê tơng, cịn có th phản ứng với Ca(OH)2 đ tạo C-S-H tăng pha đặc cho bê tông xi măng Xỉ c thành phần chủ yếu SiO2, phần SiO2 kết hợp với vôi nên không nhiều đ tác dụng với hàm lượng Ca(OH)2 tự tạo thành xi măng thủy h a Như vậy, ta tăng hàm lượng xỉ thành phần bê tơng co nở bê tơng môi trư ng sulfat giảm làm tăng độ bền bê tông môi trư ng xâm thực, hạn chế phản ứng ăn mịn bê tơng xảy tác động hoá h c sản phẩm thuỷ hố xi măng với ion mơi trư ng Giảm thi u hậu chúng phá vỡ cấu tr c đá xi măng, tạo thành hợp chất dễ hoà tan làm cho khối bê tơng bị ăn mịn, phá vỡ phá hủy kết cấu thép, ảnh hưởng đến chất lượng bê tông sử dụng 82 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Qua kết nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm, nh m nghiên cứu đưa số kết luận sau: + Các vật liệu lựa ch n nghiên cứu gồm: Xi măng PC40 Bút Sơn, cát thô Vân Đồn đá dăm Bảo Quân - Vĩnh Ph c, xỉ lò cao nghiền mịn Thái Nguyên phụ gia siêu d o hãng Sika Việt Nam Qua việc đánh giá nguồn cung cấp vật liệu cho thấy Việt Nam c đủ nguồn vật liệu c sẵn phù hợp với tiêu chuẩn nước nước đ chế tạo bê tơng xi măng sử dụng xỉ lị cao nghiền mịn c cư ng độ chịu n n f‟c = 30 – 70 MPa có x t đến độ bền chịu tác động sun phát xâm nhập ion Clo Loại bê tông c tri n v ng áp dụng cho bê tông dùng môi trư ng xâm thực (ven bi n, nước ngầm…); + Các tính chất hỗn hợp bê tơng xỉ có độ sụt cải thiện rõ rệt so với bê tông không sử dụng xỉ, sau tiếng độ sụt hỗn hợp bê tông xỉ giảm không đáng k Cư ng độ bê tông sử dụng xỉ nghiền mịn mẫu thử thí nghiệm tuổi 28 ngày đạt cư ng độ yêu cầu thiết kế; + Các tính chất độ bền bê tơng sử dụng xỉ lị cao nghiền mịn khảo sát nghiên cứu với việc ngâm mẫu dung dịch muối sun phát, đo độ chống thấm ion Clo phương pháp điện lượng cho thấy kết đo mẫu bê tông xỉ cải thiện đáng k so với bê tông thư ng KIẾN NGHỊ Nghiên cứu tiến hành quy mô lớn đề tài cấp cao với kinh phí th i gian dài đ khẳng định việc sử dụng tri n khai thực tế công nghệ bê tơng xi măng sử dụng xỉ lị cao nghiền mịn xây dựng cơng trình n i chung cụ th cho cơng trình cẩu vùng ven bi n, chịu ảnh hưởng nhân tố xâm thực Cần c nghiên cứu mở rộng kết hợp phụ gia khống mịn thơng dụng khác tro bay, tro trấu, muội silic đ làm tăng đặc tính bền môi trư ng xâm thực 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO T.S Bùi Danh Đại, Phụ gia khoáng hoạt tính cao cho bê tơng chất lượng cao, Nhà xuất Xây dựng Báo cáo hội thảo ứng dụng xỉ lị cao vào cơng nghệ sản xuất xi măng Việt Nam Viện vật liệu xây dựng, Xi măng Holcim Việt Nam, Tập đoàn Xi măng Taiheiyo Hiệp hội xỉ Nhật Bản tổ chức ngày 17/6/2005 Hà Nội Nghiên cứu dùng xỉ công nghiệp sản xuất xi măng Portland xỉ (Phần 1) (http://123doc.org/document/96444-nghien-cuu-dung-xi-trong-cong-nghiep-san-xuatxi-mang-portland-xi-phan-1.htm) Quy hoạch phát tri n công nghiệp xi măng Việt Nam đến năm 2010 định hướng đến năm 2020 theo định số 108/2005/QĐ-TTg ngày 16/05/2005 Chính phủ Nguyễn Văn Hướng, Tổng quan công sunphat bên ngồi bê tơng, Tạp chí Khoa h c Công nghệ, Đại h c Đà Nẵng, 2015, số 3, p.42-45 Phạm Duy Hữu, Đào Văn Đơng, Phạm Duy Anh, Nguyễn Thanh Sang, Mai Đình Lộc (2011), Công nghệ Bê tông kết cấu bê tông, Nhà xuất GTVT Viện Vật liệu xây dựng Báo cáo tổng kết đề tài „’Nghiên cứu sử dụng xỉ hạt lò cao Nippon Nhật Bản làm phụ gia khống cho sản xuất xi măng Cơng ty xi măng HOLCIM Việt Nam”, Hà Nội 2006 KS Mai Văn Tinh, Sản xuất xỉ lò cao Việt Nam – Hiện tương lai, Hội thảo sử dụng xỉ lò cao cho sản xuất xi măng Việt Nam, Hà nội 7/2005 TS TaKao CHIKADA, Đặc tính xi măng xỉ lị cao, Hội thảo sử dụng xỉ lò cao cho sản xuất xi măng Việt Nam Hà nội 7/2005 10 Wiliam Tan, Tổng quan tồn cầu xỉ hạt lị cao, Hội thảo phát tri n xi măng hỗn hợp xỉ Việt Nam, Hà nội 5/2005 11 TS Minoru FUJIWARA, Tính chất tác dụng xỉ lò cao, Hội thảo sử dụng xỉ lò cao cho sản xuất xi măng Việt Nam, Hà nội 7/2005 12 http://www.nationalslag.org/blast-furnace-slag 13 P.C Aitcin , Durability properties of high quality concrete: Overview, University of Sherbrooke Canadian 14 Analysis of microcracking in early age concrete subjected to temperature variation by acoustic emission, A dissertation submitted to Yokohama National University in 84 partial fulfillment of the requirements for The Degree of Doctor of Philosophy, Ha Ngoc Son, September 2010 15 Reported by ACI Committee 233, Ground Granulated Blast-Furnace Slag as a Cementitious Constituent in Concrete, ACI 233R-03 (Reapproved 2011) 16 Legal status of slags, The European Slag Association, 2006 17 Materials Characterization Paper in Support of the Final Rulemaking: Identification of Nonhazardous Secondary Materials That Are Solid Waste Blast Furnace Slag - Used as ingredient in clinker manufacture, 2011 18 J L Wittenborn, Public comment in response to EPA’s Advanced Notice of Proposed Rulemaking for Identification of Non-Hazardous Materials That Are Solid Waste, EPA docket EPA-HQRCRA- 2008-0329, submitted on behalf of Steel Manufacturers Association, Specialty Steel Industry of North America, and American Iron & Steel Institute, February 2/ 2009 19 K Kiggins, Public comment in response to EPA’s Advanced Notice of Proposed Rulemaking for Identification of Non-Hazardous Materials That Are Solid Waste, EPA docket EPA-HQ-RCRA-2008-0329, submitted on behalf of National Slag Association, February 2/2009 20 E.Y Chen, Application of GGBS in China, Global slag, 2007 21 Available at http://www.slg.jp/e/images/Blast_Furnace_%20Slag.pdf 22 A guide to the use of iron and steel slags in roads, ASA, 2002 23 A guide to the use of iron blast furnace slags in cement and concrete, ASA, 1997 24 M.D Howard, French Experience with Slag Binders, Seminar on Results and Findings of the Prospect ALF Trial, Department of Main Roads, New South Wales, December 1988 25 AS3582.2 Supplementary Cementitious Materials for Use With Portland Cement, Part 26 K.D Stanish, R.D Hooton and M.D.A Thomas (2000), Testting the Chloride Penetration Resistance of Concrete, Departement of Civil Engineering, University of Toronto 27 M Rex, Blast furnace and steel slags as liming materials for sustainable agricultural production, EUROSLAG publication No 1, pp 137-149, 2000 28 F.Pacheco – Torgal, S Jalali, J Labrincha and V.M John (2013), Eco – Efficient 85 concrete, Woodhead Publishing Limited 29 N.Raiendran, and Stanley E.Smith, Christine A.Langton, Use of Pond Ash in CLSM, Concrete International, December 1998 86