Nghiên cứu so sánh một số tính chất cơ lý của bê tông đầm lăn rcc sử dụng phụ gia khoáng tro bay nhiệt điện và puzơlan thiên nhiên

Khái niệm về bê tông đầmlăn(BTĐL)

Bê tông đầm lăn là một loại bê tông nặng Trong đó hỗn hợp bê tông không có độ sụt, được đầm bởi đầm rung, lăn cho các lớp bê tông mỏng hầu như không vượt quá 300 đến 600mm Công nghệ thi công BTĐL đặc biệt hiệu quả khi áp dụng đối với các công trình lớn, mặt bằng thi công rộng như đường, đê, đập thủy điện, thủy lợi, khối lượng bê tông được thi công càng lớn thì hiệu quả áp dụng công nghệ BTĐL càngcao.

BTĐL là loại bê tông nghèo xi măng sử dụng các nguyên vật liệu tương tự như bê tông thường Khác với bê tông thường được đầm chặt bởi thiết bị rung đưa vào trong lòng khối đổ, BTĐL được làm chặt bằng thiết bị rung lèn từ mặt ngoài (lu rung) Công nghệ này có thể được xem là sự phát triển quan trọng nhất trong công nghệ đập bê tông trong một phần tư thế kỷ qua Áp dụng công nghệ BTĐL cho phép nhiều đập mới có tính khả thi về mặt kinh tế do giảm giá thành từ phương pháp thi công nhanh và hàm lượng chất kết dính thấp Điểm khác biệt lớn nhất của bê tông đầm lăn với bê tông thường là lượng xi măng và lượng nước dùng thấp hơn so với bê tôngthường.

Lượng dùng chất kết dính trong BTĐL thay đổi trong phạm vi rộng từ

59 đến 297 kg/m 3 , trong đó một phần xi măng được thay thế bằng Puzơlan, tro bay… nhằm giảm nhiệt thủy hóa, hạn chế phát sinh vết nứt ảnh hưởng đến chất lượng và tuổi thọ công trình [12] Tùy theo lượng dùng CKDmàphân ra các loại BTĐL như sau[16]:

+ Bê tông đầm lăn nghèo chất kết dính (CKD) hàm lượng (CKD < 99 kg/m 3 ) do USACE - Mỹ phát triển dựa trên công nghệ thi công đất đắp;

+ Bê tông đầm lăn có lượng CKD trung bình (hàm lượng CKD = 100-

+ Bê tông đầm lăn giàu CKD ( hàm lượng CKD ≥ 150 kg/m 3 ) được phát triển ở Anh Việc thiết kế thành phần BTĐL được cải tiến từ bê tông thường và thi công dựa vào công nghệ thi công đập đấtđắp.

Ngoài ra BTĐL còn có hướng phát triển khác, đó là hướng phát triển RCD của Nhật Bản (Roller CoMPacted Dams), chuyển từ đập trọng lực bê tông thường sang sử dụng BTĐL Theo hướng này, BTĐL có lượng CKD nằm giữa BTĐL có lượng CKD trung bình và loại BTĐL có CKDcao.

Sau hơn 30 năm ứng dụng trên thế giới, công nghệ xây dựng đập BTĐL liên tục được cải tiến cả về vật liệu chế tạo và kỹ thuật thi công Cho tới nay, đập BTĐL được thi công xây dựng ở nhiều nước trên thế giới, ở nơi có nhiệt độ môi trường khác nhau và có thể trong cả những vùng thường xuyên có mưalớn.

Nhược điểm của BTĐL là độ chống thấm thấp, do lượng dùng chất kết dính trong BTĐL thấp Độ đặc chắc của hỗn hợp BTĐL sau khi lèn chặt bằng lu rung có thể không đồng nhất, khó đạt giá trị độ đặc chắc như đối với bê tông thường Mặt khác độ đồng nhất của BTĐL kém hơn so với bê tông thường do tính công tác thấp cũng là một yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chống thấm Vào những năm 80 của thế kỷ trước người ta không đặt ra yêu cầu chống thấm đối với BTĐL Hiện nay cùng với sự tiến bộ về trình độ công nghệ thi công BTĐL, có thể thay thế vỏ bọc bê tông thường bằng BTĐL có độ chống thấm cao Tại Nhật Bản BTĐL yêu cầu phải đạt độ chống thấm như bê tông thường Trung Quốc là nước hiện nay đang xây dựng nhiều đậpBTĐL đã chế tạo được BTĐL có độ chống thấm cao Phần chống thấm bên ngoài dùng BTĐL cấp phối II (cốt liệu lớn tổ hợp từ hai loại đá dăm, đường kính cốt liệu lớn nhất của cốt liệu 40 mm, giầu chất kết dính ) có độ đồng nhất trongthicôngcao,nênchốngthấmtốt,phầnbêntrongdùngcấpphốiIII(cốt liệu lớn tổ hợp từ 3 loại đá, đường kính lớn nhất của cốt liệu 80 mm hoặc có thể 100 mm), có lượng dùng chất kết dính thấp.

Sự phát triển của bê tông đầm lăn trên thế giới và tạiViệtNam

Tình hình ứng dụng BTĐL trênthếgiới 13 1.2.2 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng bê tông đầm lăn ởViệtNam 17 1.3 Phụ gia khoáng hoạt tính dùng cho bê tôngđầmlăn

Tính kinh tế và thi công thành công BTĐL đã nhanh chóng được công nhận trên toàn thế giới Trong những năm từ 1960 đến 1970 có một số đập BTĐL được xây dựng kết hợp ý tưởng giữa đập bê tông trọng lực đầm lăn và đập đất Năm 1961 hỗn hợp bê tông không độ sụt được rải bằng xe ủi đã áp dụng cho đập Alpe Gera tại Italia và đập Manicongan ở Canada Hỗn hợp bê tông được đầm chặt bằng các loại đầm dùi gắn sau máy ủi hoặc đầm chặt bằng máy ủi [38], giảm được giá thành do giảm lượng dùng xi măng so với bê tôngthường.

Năm 1961 hỗn hợp cát đá trộn với xi măng được rải và đầm bằng các thiết bị thi công đập đất để xây dựng tường quây của đập Thanh Môn, Đài Loan [4].

BTĐL chỉ thực sự được chú ý khi giáo sư Jerome Raphael (Mỹ) trình bày báo cáo “Đập trọng lực tối ưu” vào năm 1970, trong đó nêu ra phương pháp thi công nhanh đập bê tông trọng lực bằng cách sử dụng thiết bị đắp đập đất [38].

Trong những năm 1970, một số công trình ở Mỹ đã đưa vào nghiên cứu BTĐL trong phòng thí nghiệm và nghiên cứu thiết kế thử nghiệm tại hiện trường Những nỗ lực trên tạo nền tảng cho việc xây dựng đập BTĐL đầu tiên trong những năm 80.

Từ 1972 đến 1974, Cannon R.W đã có những đóng góp đáng kể về nghiên cứu BTĐL Ông đưa ra kết quả thí nghiệm bê tông nghèo xi măng, vận chuyển bằng ô tô, san gạt bằng xe ủi và đầm bằng lu rung Sau đó Hiệp hội kỹ sư quân đội Hoa Kỳ (USACE) đã thi công các lô bê tông thử nghiệm ở đập Lost Creek Năm 1980, lần đầu tiên ở Mỹ sử dụng BTĐL để xây dựng đập Willow Creek, bang Oregon Đập cao 52 m, dài 543 m, khối lượng BTĐL 331.000 m3 Đến 1999, Mỹ có hàng chục công trình đập BTĐL.

Tại Canada đã thiết kế đập bê tông trọng lực kết hợp giữa bê tông thường phía ngoài có tác dụng chống thấm, chịu xâm thực và tác động của môi trường còn bên trong lõi đập sử dụng BTĐL, biện pháp thiết kế này đã giảm chi phí công trình tới 20% so với thi công bê tông thường Ở Anh, Dunstan bắt đầu nghiên cứu tích cực trong phòng thí nghiệm về BTĐL trong những năm 1970 Tiếp đó, Hiệp hội nghiên cứu và thông tin công nghiệp xây dựng (CIRIA) của Anh đã tiến hành dự án nghiên cứu rộng về BTĐL có sử dụng tro bay với hàm lượng lớn Các kết quả nghiên cứu được đưa ra thử nghiệm ở trạm xử lý nước Tamara - Coruwall (1976) và thử nghiệm tại công trình đập Wimbledall (1979) Ý tưởng về sử dụng BTĐL có hàm lượng lớn tro bay sau này được Cục khai hoang Mỹ ( USBR) sử dụng làm cơ sở cho việc thiết kế đập Upper Stillwater cao 90m, dài 815m, khối lượng BTĐL 1.125.000m3 Đặc điểm của công nghệ BTĐL của Mỹ (thường gọi Roller CoMPacted Concrete - RCC) là thiên về sử dụng BTĐL nghèo xi măng (hàm lượng chất kết dính dưới 100 kg/m3) Để chống thấm cho đập, thường sử dụng kết cấu tường bê tông thượng lưu bằng bê tông thường đúc sẵn lắp ghép hoặc đổ tại chỗ bằng cốp pha trượt, kèm theo màng chống thấm bằng vật liệu hữu cơ.

Các kỹ sư Nhật Bản tiến hành nghiên cứu và thi công các công trìnhBTĐL muộn hơn Năm 1974, Nhật Bản đã xây dựng kế hoạch “Nghiên cứu hợp lý đập bê tông”, bắt đầu tiến hành nghiên cứu một cách hệ thống vềBTĐL, đã đề ra phương pháp thi công mới cho đập bê tông Năm 1976, tiến hành thí nghiệm hiện trường đê quai thượng lưu đập Đại Xuyên Năm 1978,sửdụngBTĐLchothânđậpShimajigawacao89m,dài240m,khốilượng

BTĐL 165.000m3trong tổng số 317.000m3của bê tông đập Năm 1979, bắt đầu sử dụng BTĐL cho phần tiếp giáp nền của đập Đại Xuyên Cho đến những năm 80 của thế kỷ 20, Nhật Bản đã xây dựng thành công hàng loạt công trình như đập Tamagawa trên sông Tama, năm 1986 cao 72m dài 332m. Năm 1989 Nhật Bản xây dựng đập Nunome trên sông Nunome thuộc tỉnh Nara, đập cao 72m dài 332m …Nhật bản là nước có tốc độ phát triển BTĐL nhanh nhất trên thế giới Tính đến cuối năm 1992, ở Nhật đã có 30 đập BTĐL được thi công Đến nay Nhật Bản đã hình thành trường phái BTĐL gọi là RCD (Roller-coMPacted dams) gồm thiết kế mặt cắt đập, tính toán thành phần bê tông, công nghệ thi công và khống chế nhiệt độ đập Đặc điểm của phương pháp RCD là sử dụng kết cấu “vàng bọc bạc”[26].

Trung Quốc bắt đầu nghiên cứu ứng dụng BTĐL muộn hơn so với Mỹ và Nhật Bản (1980) Tuy vậy việc ứng dụng công nghệ BTĐL được triển khai với tốc độ rất nhanh Đầu tiên là thủy điện Khang Khẩu tại tỉnh Phúc Kiến

(1986) cao 56,8m tiếp đến là Long Môn Than cao 58m, Thiên Sinh Kiều cao 61m, đập Thủy Khẩu, đập Phổ Định…Đến cuối năm 2004, đã xây dựng được

45 đập bê tông đầm lăn trong đó có 7 đập vòm, 38 đập trọng lực và 11 đập cao trên 100m[4] Cho tới nay Trung Quốc đã là một trong những nước phát triển về công nghệ BTĐL Trong thời kỳ đầu ở Trung Quốc đập được thiết kế theo công nghệ kết hợp giữa bê tông thường và BTĐL, theo kiểu kim bọc ngân ( lớp vỏ bọc bằng bê tông thường bao lõi đập bằng BTĐL), do ban đầu người ta quan niệm BTĐL có khả năng chống thấm kém hơn so với bê tông thường nếu có cùng mác cường độ nén Nhưng hiện nay ở Trung Quốc đã nghiên cứu và thiết kế ứng dụng cấp phối BTĐL có khả năng chống thấm cao cho đập BTĐL Năm 1993, Trung Quốc xây dựng thành công đập vòm Phổ Định, cao 75m dài 196m, hoàn toàn bằng BTĐL, trong đó phía thượng lưu sử dụng BTĐL chống thấm Dmax@ mm thay cho bê tông thường, phía hạ lưu sử dụng BTĐL không chống thấm Dmax mm Theo [4], tính đến 2004,

T Đ L chống thấm Đây là một tiến bộ kỹ thuật bao gồm hàng loạt biện pháp từ thiết kế đến thi công xây dựng.

Về xây dựng đập trọng lực, tính đến 2005, toàn thế giới đã xây dựng được trên dưới 300 đập BTĐL với khối lượng tổng cộng khoảng trên 90 triệu m 3 BTĐL Hiện Trung Quốc là quốc gia đang dẫn đầu về số lượng đập BTĐL sau đó là Hoa Kỳ, Nhật Bản và Tây Ban Nha.

Bảng 1.1 Số lượng đập BTĐL tại một số nước trên thế giới

Số đập đã xây dựng

Hình 1.1 Tỷ lệ áp dụng BTĐL theo các hướng khác nhau trên thế giới

1.2.2 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng bê tông đầm lăn ở ViệtNam.

Công nghệ thi công BTĐL là công nghệ mới phát triển rất nhanh chóng trên thế giới do tính cơ giới hóa cao, tiến độ thi công nhanh, công trình sớm được đưa vào khai thác, hiệu quả kinh tế mang lại to lớn, chính vì vậy việc áp dụng công nghệ BTĐL vào Việt Nam là điều cần thiết Nó đã thu hút sự quan tâm đặc biệt của các nhà nghiên cứu, quản lý, thiết kế, thi công các cơ quan kỹ thuật có liên quan trực tiếp đến công tác thi công bê tông đầm lăn và các công trình thuỷ công tại Việt Nam Năm 1990 Viện Khoa học Thuỷ lợi đã nghiên cứu phụ gia khoáng cho BTĐL[22] Ngày 16 tháng 10 năm 1995 Bộ Thuỷ lợi (cũ) ra quyết định số 1570 QĐ/QLXD phê duyệt NCKT công trình thủy lợi Tân Giang (Ninh Thuận) thống nhất phương án công trình đầu mối là đập bê tông trọng lực chọn phương án cao Trên cơ sở quyết định 1570 QĐ/QLXD, HEC-1 đã tiến hành nghiên cứu thiết kế đập Tân Giang theo hai phương án bê tông trọng lực truyền thống và bê tông trọng lực đầm lăn Đây là lần đầu tiên BTĐL được nghiên cứu vào công trình thực tế ở Việt Nam.Ngày 20 tháng 9 năm 1997 Bộ Nông nghiệp và PTNT ra quyết định số 2425NN/ĐTXD/QĐ phê duyệt đập đầu mối công trình Tân Giang là BTĐL, trong đósử dụ ng k ế t c ấ u “ v à n g b ọ c b ạ c ” Do n h i ề u l ý d o , kh it hi cô ng , đ ậ p T â n

Giang được điều chỉnh thành đập bê tông truyền thống và đã thi công hoàn thành vào năm 2003 Mặc dù vậy, các kết quả nghiên cứu thiết kế đập BTĐL Tân Giang đã tích luỹ nhiều kinh nghiệm quý báu về thiết kế đập BTĐL, sử dụng tro bay và phụ gia[28].Các cấp phối bê tông M15 và M20 có cốt liệu

Dmaxtới 100 mm và lượng tro bay Phả Lại là 25 - 33% so với xi măng để khống chế nứt do ứng suất nhiệt được đưa vào quy trình xây dựng đập Tân Giang[36].

Công trình BTĐL xây dựng đầu tiên của Việt Nam là đập thuỷ điện Pleikrông tại tỉnh KonTum với chiều cao 71m được thiết kế bởi Công ty Tư vấn Xây dựng điện I, khởi công xây dựng năm 2003 Tiếp đó hàng loạt công trình đập thuỷ điện được thi công và chuẩn bị xây dựng bằng BTĐL (bảng 1.6)[14,23], thủy điện Bản Vẽ với 1.2x10 6 m 3 BTĐL, hồ chứa nước Định Bình: 0,24x10 6 m 3 BTĐL, công trình thủy điện Sê San 4: 0.8x10 6 m 3 , công trình thủy điện Sơn La: 3.1 x10 6 m 3 BTĐL, Đồng Nai 4: 1.4x10 6 m 3 , Định Bình: 0.24x10 6 m 3 BTĐL và sắp tới là hồ chứa nước Nước Trong, tỉnh Quảng Ngãi Do công nghệ BTĐL ở nước ta mới được áp dụng, nên việc thiết kế và thi công đập BTĐL vẫn thiên về biện pháp an toàn, tức là sử dụng BTĐL bên trong lõi đập không có hoặc có yêu cầu chống thấm thấp Cấp phối BTĐL có lượng chất kết dính cao hơn so với bê tông cùng loại của các đập trên thế giới Đập thủy điện Pleikrông, BTĐL mác M15 tuổi 180 ngày, Dmaxcốt liệu 40mm, lượng chất kết dính 290 kg (80 kg xi măng +210 kg Puzơlan) Do hàm lượng chất kết dính lớn nên cường độ bê tông thường vượt mác yêu cầu khá nhiều từ 30-40%, mặt khác phần BTĐL được sử dụng cho lõi đập nên không yêu cầu khả năng chống thấm Các kết quả thí nghiệm trong phòng cho thấy BTĐL chỉ đạt được cường độ chống thấm từ B2÷B4 Đập Định Bình tỉnh Bình Định do Công ty

Tư vấn Xây dựng thủy lợi 1 thiết kế đang được xây dựng bằng BTĐL, tường chống thấm mác M25 W8 bằng bê tông thường, tiếp theo làl ớ p

Khái niệm về phụgiakhoáng 21 1.3.2 Phân loại phụgiakhoáng 21 1.3.3 Thành phần hóa học và tính chất cơ lý của PGKhoạt tính 23 1.3.4 Tình hình nghiên cứu sử dụng PGK ởViệt Nam 24 CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁPTHÍNGHIỆM

Các vật liệu sử dụng để chế tạo BTĐL cũng tương tự như bê tông truyền thống, bao gồm xi măng, phụ gia khoáng, phụ gia hóa học, cốt liệu và nước Tuy nhiên, do đặc điểm chính của hỗn hợp BTĐL là không có độ sụt và lượng xi măng sử dụng ít do đó thành phần các vật liệu của BTĐL khác nhiều so với bê tông thông thường, trong đó cấp phối hạt cốt liệu và hàm lượng hạt mịn là các yếu tố quan trọng trong việc định lượng thành phần cấp phối và quyết định tính chất của hỗn hợp bê tông và BTĐL khi rắnchắc.

Hạt mịn sử dụng cho BTĐL là các loại vật liệu có kích thước hạt nhỏ hơn 75m, tùy thuộc vào khối lượng chất kết dính (xi măng) và kích thước lớn nhất của cốt liệu được sử dụng, yêu cầu về hàm lượng hạt mịn có thể chiếm đến 10% khối lượng cốt liệu trong BTĐL Các loại hạt mịn được sử dụng trong BTĐL thường là các loại Puzơlan, tro bay, silica-fume, xỉ lò cao, được gọi chung là phụ gia khoáng Việc lựa chọn và sử dụng hợp lý nguồn phụ gia khoáng cho BTĐL là vấn đề rất cần thiết, có liên quan trực tiếp đến địa điểm xây dựng công trình, yêu cầu và chất lượng bê tông, khả năng cung cấp và giá thành công trình xây dựng

Phụ gia khoáng (PGK) là các vật liệu khoáng vô cơ có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo, có chứa SiO2hoặc Al2O3ở dang hoạt tính Bản thân vật liệu này không có tính kết dính nhưng khi được nghiền mịn và trong điều kiện ẩm chúng sẽ có tác dụng hóa học với vôi và trở thành hợp chất có tính kết dính, khi thủy hóa sẽ tạo thành Silicat Canxi ngậm nước.

Tùy theo nguồn gốc của chúng mà người ta chia PGK thành 2 nhóm:

PGK tự nhiên và PGK nhân tạo.

- PGK có nguồn gốc tự nhiên là các khoáng sản được hình thành trong thiên nhiên, có nguồn gốc từ núi lửa hoặc có trầm tích sinh học bao gồm: tro núi lửa, đá bọt, đá bazan phong hóa, đá silic, đất Điatomit,

- PGK có nguồn gốc nhân tạo gồm các loại phế thải thu được trong các quá trình sản xuất công nghiệp, bao gồm silica-fume, tro bay nhiệt điện, xỉ hạt lò cao,

Theo khả năng tham gia phản ứng với vôi , người ta chia PGK thành 2 nhóm : PGK hoạt tính và PGK không hoạt tính

- PGK hoạt tính thuộc nhóm vật liệu có hoạt tính puzơlanic, thường được gọi là phụ gia khoáng Puzơlan Thành phần hóa học và khoáng vật trong đá dao động rất lớn, gồm các pha thủy tinh và các pha kết tinh, trong đó pha thủy tinh và các oxít silic hoạt tính là thành phần cơ bản làm cho đá có hoạt tính puzơlanic.

- PGK không hoạt tính là các loại bột đá tự nhiên không hoặc ít có hoạt tính puzơlanic, tác dụng chủ yếu là cải thiện cấp phối hạt, nâng cao độ đặc chắc của cấu trúc vữa và bê tông Loại này bao gồm đá vôi, đá đôlômit, đá bazan, các loại sa khoángkhác.

Theo tiêu chuẩn ASTM-C618 của Mỹ : PGK hoạt tính được chia làm 3 loại:

- Loại N: Puzơlan thiên nhiên hay đã nung, bao gồm: Đất Điatomit, đá opan, đá phiến sét, tro núi lửa hay đábọt…

- Loại F: Tro bay thông thường được tạo ra từ việc đốt than antraxit hay thanmỡ

- Loại C: Tro bay thông thường được tạo ra tự than có tính Puzơlan có tính tự kết dính (loại này có thể có hàm lượng vôi CaO trên10%)

1.3.3 Thành phần hóa học và tính chất cơ lý của PGK hoạttính

Chất độn mịn khoáng hoạt tính được sử dụng cho BTĐL theo tiêu chuẩn ASTM- C618 phải đápứngcác yêu cầu về thành phần hóa, lý như trong bảng 1.3 và1.4

Bảng 1.3: Các yêu cầu về thành phần hóa học của PGK hoạt tính

Các chỉ tiêu Loại phụ gia

SiO2+ Al2O3+ Fe2O3(% tối thiểu) 70.0 70.0 50.0

SO2(% tối đa) 4.0 4.5 5.0 Độ ẩm (% tối đa) 3.0 3.0 3.0

Mất khi nung (% tối đa) 10.0 6.0 6.0

Bảng 1.4: Các yêu cầu về chỉ tiêu cơ lý của PGK hoạt tính

TT Các chỉ tiêu Loại phụ gia

1 Độ mịn: Lượng sót trên sàngNo325 khi sàng ướt (% tốiđa)

Chỉ số hoạt tính đối với xi măng:(

% so với đối chứng) Ở 7 ngày tối thiểu (% kiểm soát) 75.0 75.0 75.0 Ở 28 ngày tối thiểu (% kiểm soát) 75.0 75.0 75.0

3 Yêu cầu về nước (% tối đa so với mẫu đối chứng) 115 105 75

4 Co ngót tối đa so với mẫu đối chứng(%) 0.8 0.8 0.8

Theo tiêu chuẩn Ấn Đô 1344-1968, thành phần hóa học của PGK hoạt tính phải đảm bảo các tiêu chuẩn như trong bảng 1.5

Bảng 1.5: Thành phần hóa học yêu cầu của phụ gia khoáng

TT Thành phần Hàm lượng (%)

Cũng theo tiêu chuẩn 1344-1968 của Ấn Độ, các yêu cầu về mặt lý học của PGK hoạt tính như sau:

- Tỷ lệ diện tích bề mặt không nhỏ hơn 3200cm 2 /g

- Cường độ nén trung bình theo thí nghiệm tối thiểu 3 mẫu lập phương vữa không được nhỏ hơn 80% cường độ của 3 mẫu lập phương tương đương đúc từ vữa xi măng không phụ gia ở độ tuổi 28 ngày, đến độ tuổi 90 ngày thì cường độ phải tươngđương.

1.3.4 Tình hình nghiên cứu sử dụng PGK ở ViệtNam

Trên thế giới, PGK thường được sử dụng để chế tạo BTĐL là tro bay nhiệt điện hoặc Puzơlan thiên nhiên, trong đó tro bay thường được sử dụng nhiều hơn do có nhiều ưu điểm như độ mịn cao và hạt hình cầu, khả năng hoạt tính puzơlanic cao, lượng cần nước thấp, giảm được đáng kể lượng dùng xi măng mà vẫn đảm bảo yêu cầu độ dẻo hỗn hợp bê tông phù hợp cho thi công và cường độ nén của bê tông khi rắn chắc Ngược lại, hầu hết các loại PGKPuzơlan thiên nhiên thường có hoạt tính puzơlanic thấp hơn, lượng cần nước cao hơn và do đó cần lượng dùng xi măng cao hơn so với khi sử dụng tro bay.

Việt Nam có nguồn PGK tự nhiên và nhân tạo rất đa dạng, có thể sử dụng để chế tạo BTĐL Nguồn PGK Puzơlan thiên nhiên có chất lượng tốt, trữ lượng lớn, nằm rải rác khắp các vùng trong cả nước Nguồn tro bay có khối lượng khoảng 700.000 tấn/năm, được cung cấp chủ yếu từ nhà máy nhiệt điện Phả Lại - Hải Dương và một số nhà máy nhiệt điện khác ở khu vực phía Bắc.

Puzơlan là vật liệu Silic hoặc Silic và Alumin, có ít hoặc không có tính dính kết, nhưng ở dạng hạt mịn và mặt của nước, ẩm sẽ có tác dụng hóa học với Canxihiđroxít ở nhiệt độ thường để tạo thành hợp chất có tính chất dính kết Puzơlan thiên nhiên nguyên khai hay qua nung phù hợp với các yêu cầu áp dụng như một vài loại đất Diatomit, đá mảnh opan và diệp thạch, tuyp và tro núi lửa hoặc đá bột, trong đó có loại qua nung và không qua nung, các loại vật liệu khác yêu cầu được nung để cho các tính chất thỏa mãn như một vài loại đất và diệp thạch. Ở Việt Nam, PGK từ trước đến nay, Puzơlan được nghiên cứu sử dụng chủ yếu cho sản xuất xi măng Từ năm 1960,mỏPuzơlan ở Sơn Tây được phát hiện, đây là loại phún suất sau khi nung trở thành Puzơlan có độ hoạt tính cao Theo số liệu của các dự án quy hoạch Vật liệu xây dựng (Bộ Xây dựng), ở nước ta hiện nay có hơn 30mỏPuzơlan thiên nhiên phân bố từ Bắc vào Nam. Theo số liệu khảo sát, thăm dò, tiềm năng PGK tự nhiên ở nước ta rất lớn. 12/30mỏđã khảo sát có trữ lượng trên 5 triệu tấn, nhiều nhất là ởmỏPháp Cổ (71,5 triệu tấn) Mỏ đá bazan chiếm tỉ lệ nhiều nhất (18/30 mỏ) Còn lại là cácmỏđá phiến, đásilic. Ở miền Trung và Miền Nam nước ta tập trung hầu hết cácmỏđá bazan,n hi ều mỏđ á đ ư ợ c k h a i t h á c sử d ụn g l à m phụg i a c h o X i m ă n g n h ư

Nông Cống Thanh Hóa, Phủ Quỳ Nghệ An, Núi Voi Quảng Ngãi, Bến Tân Đồng Nai, Mui Rùa, Núi Đất Bà Rịa. Ở miền Bắc, các mỏ PGK hoạt tính thường là các mỏ đá Silic hoặc đá phiến Đá Silic chứa thành phần chủ yếu làthạch anh, ngoài ra còn có khoáng vật sét thuộc nhóm Mica SiO2tự do, tồn tại trong đá chủ yếu dưới 3 dạng: canxedan (thạch anh ẩn tinh),thạch anh vi tinh và opal (opal hình tròn cấu tạo tỏa tia và keo opal) Đá Silic ở dạng nguyên khai có tính Puzơlan. Cấu trúc của đá từ xốp đến đặc tùy theo mức độ phong hóa.

Sự phân bố và tữ lượng của một sốmỏPuzoơlan ở Việt Nam được trình bày trong bảng 1.6 dưới đâychom thấy nguồn phụ gia khoáng Puzoơlan của nước ta là rấtlớn.

Bảng 1.6: Sự phân bố, trữ lượng và chất lượng một số mỏ Puzơlan ở Việt Nam

TT Tên mỏ Loại đá gốc Vị trí Trữ lượng Điều kiện giao thông Đánh giá theo ASTM - C618 - 94A SiO 2 +AL 2 O 3 +Fe 2 O 3 SO 3 W MKN

1 Đập Trung mẫu Phiến hình Vĩnh phúc 0.67 Triệu Tấn Thuận lợi Đ Đ - Đ

2 Mậu Thông Phiến Vĩnh phúc 3.2 Triệu Tấn Thuận lợi Đ Đ - Đ

3 Núi Đanh Phiến Vĩnh phúc 6.1 Triệu Tấn Thuận lợi Đ Đ - Đ

4 Xóm Chùa Phiến Vĩnh phúc 0.1 Triệu Tấn Khá thuận lợi Đ Đ - Đ

5 Sơn Tây Phiến Hà Nội 2.7 Triệu Tấn Thuận lợi Đ Đ - Đ

6 Thanh Trắc Silíc Hà Nội 0.5 Triệu Tấn Thuận lợi Đ Đ - Đ

7 Pháp Cổ Silíc Hải Phòng 71.5 Triệu Tấn Thuận lợi Đ Đ - Đ

8 Cát Bà Silíc Hải Phòng 10 Triệu m 3 Thuận lợi Đ Đ - Đ

9 Phương Nhĩ Phiến Hà Nam 0.55 Triệu Tấn Thuận lợi - - - -

10 Nông Cống Bazan Thanh Hóa 5-7 Triệu Tấn Khá thuận lợi Đ Đ - -

11 Phủ Quỳ Bazan Nghệ An 5-7 Triệu Tấn Thuận lợi Đ Đ - -

12 Núi Voi-Núi Ngang Bazan Quảng Ngãi 5 Triệu m 3 Thuận lợi KĐ - - Đ

13 Đồng Điền Bazan Quảng Ngãi 2 Triệu m 3 Thuận lợi KĐ - - Đ

14 Thình Thình Bazan Quảng Ngãi 5 Triệu m 3 Thuận lợi KĐ - - -

15 Đồng Danh Bazan Quảng Ngãi 2 Triệu m 3 Thuận lợi KĐ - - Đ

16 Trung Sơn Bazan Quảng Ngãi 10 Triệu m 3 Thuận lợi KĐ - - -

TT Tên mỏ Loại đá gốc Vị trí Trữ lượng Điều kiện giao thông Đánh giá theo ASTM - C618 - 94A SiO 2 +AL 2 O 3 +Fe 2 O 3 SO 3 W MKN

17 Núi Mái nhà Bazan Phú Yên 5 Triệu m 3 Trung bình Đ - - -

18 Thuận An Bazan Kon Tum 4 Triệu m 3 Trung bình - - - -

19 Bình Long Bazan Bình Phước 1.04 Triệu Tấn Trung bình KĐ - - -

20 Vĩnh Tân Bazan Đồng Nai 35 Triệu Tấn Thuận lợi Đ Đ - -

21 Xuân Lộc Bazan Đồng Nai 5 Triệu Tấn Thuận lợi - - - -

22 Gia Quỳ (Mui Rùa) Bazan Bà Rịa 40.7 Triệu Tấn Thuận lợi Đ - - Đ

23 Cam Nghĩa Bazan Quảng Trị 1 Triệu Tấn Thuận lợi KĐ - - -

(-): Không có số liệu nên không đánh giá được

Các mỏ từ 1-30 theo số liệu của Viện VLXD

Các mỏ từ 30-32 theo số liệu của Viện nghiên cứu Thủy Lợi Nam Bộ

1.3.4.2 PGK nhân tạo - Tro bay nhiệtđiện

Tro bay là chất thải dạng mịn, là kết quả của việc đốt cháy than nghiền hoặc than bột chứa Antra xít hoặc than chứa Bi tan, chúng thỏa mãn các yêu cầu sử dụng, Các loại tro bay này có tính chất như Puzơlan.

Tro bay là sản phẩm của nhà máy nhiệt điện, là loại phụ gia có độ mịn và hoạt tính rất cao Do hình dạng và cấu trúc hình cầu của nó nên yêu cầu dùng nước thường giảm đi.

Nguồn PGK nhân tạo ở nước ta chủ yếu nằm ở các tỉnh phía Bắc Cụ thể là nguồn phế phẩm của các nhà máy nhiệt điện Phả Lại, nhiệt điện Uông

Bí, nhiệt điện Ninh Bình Ở miền Trung và miền Nam nước ta, nguồn PGK này hầu như không có hoặc rất ít, trữ lượng không đáng kể.

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM

Vật liệu chế tạo bê tôngđầmlăn

Xi măng 30 2.1.2 Phụ gia khoánghoạt tính 31 2.1.3 Cốt liệumịn (Cát) 35 2.1.4 Cốt liệuthô (Đá) 36 2.1.5 Phụ giahóa 41 2.1.6 Nước 41 2.1.7 Nhậnxét chung 41 2.2 Phương pháp chế tạo mẫu và thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý củaB T Đ L

Đối với các công trình bê tông trọng lực khối lớn, loại xi măng sử dụng phải có lượng nhiệt thủy hóa thấp hơn loại xi măng thường, loại xi măng có thành phần khoáng C3S và C3A thấp Các loại xi măng Poóc lăng - Puzơlan và xi măng Poóc lăng - xỉ lò cao phù hợp cho chế tao BTĐL.

Thông thường các loại xi măng tỏa nhiệt ít thì cường độ bê tông ở tuổi sớm thường thấp, nhưng cường độ bê tông tuổi dài ngày lại tương đương hoặc có thể cao hơn so với bê tông sử dụng xi măng thường Trong đề tài sử dụng xi măng PC40- Hoàng Mai có tại Phòng Nghiên cứu Vật liệu- Viện ThủyCông làm thí nghiệm; thử theo TCVN 4030-2003; TCVN 6017-1995; TCVN6016-1995; TCVN 6070- 2005 Kết quả thí nghiệm như trong bảng2.1

Bảng 2.1: Kết quả thí nghiệm xi măng

TT Chỉ tiêu thí nghiệm

Phương pháp thử Đơn vị Xi măng PC40

2 Độ mịn (Lượng sót trên sàng 0,08) TCVN :4

Thời gian bắt đầu đông kết

TCVN :6 017-1995 ph 150.00 155.00 150.00 151.67 Thời gian kết thúc đông kết TCVN :6

5 Độ ổn định thể tích TCVN :6

Giới hạn bền nén tuổi 3 ngày

TCVN :6 016-1995 N/mm 2 29.80 30.10 28.90 29.60 Giới hạn bền nén tuổi 28 ngày TCVN :6

Nhận xét: Xi măng PC40 đạt tiêu chuẩn xi măng Pooclăng PC40 theo TCVN 2628-1999 và đạt tiêu chuẩn dùng cho bê tông thủy công 14 TCN 66-2002

“Xi măng dùng cho bê tông thủy công- Yêu cầu kỹthuật”.

Phụ gia khoáng hoạt tính (Tro bay nhiệt điện hoặc Puzơlan thiên nhiên) là thành phần không thể thiếu trong BTĐL vừa có tác dụng lấp đầy phần trống giữa các hạt cát do lượng xi măng dùng trong hỗn hợp BTĐL là rất ít vừa có oxít silíc hoạt tính sẽ tác dụng với canxi hidroxit tạo ra các sản phẩm tăng cường độ Sự có mặt của phụ gia khoáng hoạt tính có tác dụng giảm lượng nhiệt thủy hóa trongBTĐL.

Trong đề tài sử dụng hai loại phụ gia khoáng hoạt tính có tại phòng Thí nghiệm Vật liệu- Viện Thủy Công

+ Puzơlan Gia Quy- Vũng Tàu của công ty Cổ phần Khoáng sản Minh Tiến

+ Tro bay Phả Lại của Công ty Cổ phần Sông Đà- Cao Cường

Tiến hành thí nghiệm hai loại phụ gia nói trên theo TCVN 4030: 2003, TCVN 7131: 2002, 14 TCN 108:1999

Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của Puzơlan Gia Quy được thể hiện trong bảng 2.2

Bảng 2.2: Kết quả thí nghiệm Puzơlan Gia Quy

STT Chỉ tiêu thí nghiệm Phương pháp thử Đơn vị

2 Lượng nước yêu cầu 14 TCN

Thời gian bắt đầu đông kết 14 TCN

Thời gian kết thúc đông kết 14 TCN

Chỉ số hoạt tính tuổi 7 ngày so với mẫu đối chứng

Chỉ số hoạt tính tuổi 28 ngày so với mẫu đốichứng

5 Khối lượng thể tích xốp kg/m 3 980 1010 995 995.00

7 Độ mịn (lượng sót trên sàng

8 Hàm lượng mất khi nung TCVN

Nhận xét: Phụ gia khoáng hoạt tính Puzơlan Gia Quy có các chỉ tiêu thí nghiệm đạt tiêu chuẩn dùng cho BTĐL theo TCXDVN395- 2007 - “Phụ gia khoáng cho Bê tông đầm lăn”.

Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của Tro bay Phả Lại được thể hiện trong bảng2.3

Bảng 2.3: Kết quả thí nghiệm Tro bay Phả Lại

2 Lượng nước yêu cầu 14 TCN

Thời gian bắt đầu đông kết 14 TCN

108:1999 ph 180 175 180 178.33 Thời gian kết thúc đông kết

Chỉ số hoạt tính tuổi 7 ngày so với mẫu đối chứng

Chỉ số hoạt tính tuổi

28 ngày so với mẫu đối chứng

5 Khối lượng thể tích xốp Kg/m 3 920 925 915 920

7 Độ mịn (lượng sót trên sàng 0.08) TCVN

8 Hàm lượng mất khi nung TCVN713

Nhận xét: Phụ gia khoáng hoạt tính Tro bay Phả Lại có các chỉ tiêuthínghiệm đạt tiêu chuẩn dùng cho BTĐL theo TCXDVN395- 2007 - “Phụ gia khoáng cho Bê tông đầmlăn”.

Cát làm thí nghiệm là cát Sông Lô có các chỉ tiêu cơ lý như trong bảng 2.4; thành phần hạt như trong bảng 2.5

Bảng 2.4: Các chỉ tiêu cơ lý của cát

STT Chỉ tiêu thí nghiệm

2 Khối lượng thể tích xốp, T/m 3 1.41 1.43 1.42 1.42

6 Tạp chất hữu cơ Đạt Đạt Đạt Đạt

Ghi chú: Chỉ tiêu tạp chất hữu cơ “Đạt” có mầu dung dịch sáng hơn mầuchuẩn

Bảng 2.5: Thành phần hạt của cát

Kích thước lỗ sàng(mm

Lượng sót tích lũy trên từng sàng (%)

- Cát có các chỉ tiêu cơ lý đạt yêu cầu dùng cho bê tông thủy công theo 14TCN 68-2002 “Cát dùng cho bê tông thủy công – Yêu cầu kỹthuật”

- Cát dùng chế tạo BTĐL có hàm lượng hạt dưới sàng 0.14mm là rất ít, nhỏ hơn 1% Theo các tài liệu thiết kế thành phần BTĐL của Trung Quốc và một số tài liệu thiết kế thành phần cấp phối BTĐL khác ở Việt Nam thì hàm lượng hạt dưới sàng 0.14mm trong cát để chế tạo BTĐL hợp lý vào khoảng 14-18%, nên đối với thành phần hạt của cát như trên cần phải bổ sung khoảng 14-18% hạt lọt sàng 0.14mm Lượng hạt mịn bổ sung vào cát tự nhiên có thể là bột đá có độ mịn thích hợp, hoặc phụ gia khoángmịn.

Cốt liệu thô dùng cho BTĐL phải đảm bảo về chất lượng và thành phần cấp phối hạt tối ưu theo yêu cầu thiết kế Tuy nhiên tùy thuộc vào tình hình cụ thể của từng công trìnhmàcó các điều chỉnh phù hợp, phải có sự kết hợp giữa yêu cầu kỹ thuật và lợi ích kinh tế Xu thế sử dụng cốt liệu có kích thước hạt lớn nhất (Dmax) lớn sẽ hạ giá thành sản phẩm, nhưng ngược lại nếu Dmaxquá lớn sẽ gây khó khăn trong quá trình trộn bê tông và gây ra phân tầng trong quá trình thi côngBTĐL. Đá dăm được sử dụng trong thí nghiệm là đá có nguồn gốc Granit Đá dăm được phân ra 3 cỡ hạt: 5-20mm, 20-40mm, 40-60mm Các chỉ tiêu tính chất của đá được xác định bằng thí nghiệm theo TCVN 7572:06 như trong bảng 2.6, 2.7 và 2.8; thành phần hạt như trong bảng 2.9

Bảng 2.6: Các chỉ tiêu tính chất cơ lý của đá dăm 5-20mm

STT Chỉ tiêu thí nghiệm Kết quả thí nghiệm

2 Khối lượng thể tích, g/cm 3 2.68 2.7 2.69 2.69

3 Khối lượng thể tích xốp, T/ m 3 1.35 1.36 1.38 1.36

4 Khối lượng thể tích lèn chặt, T/m 3 1.53 1.55 1.53 1.54

5 Hàm lượng bùn bụi bẩn, % 0.63 0.87 0.81 0.77

7 Hàm lượng hạt mềm yếu, % 1 0.86 1.1 0.99

7 Hàm lượng hạt mềm yếu, % 0.87 0.73 0.68 0.76

Bảng 2.9: Thành phần hạt đá dăm 5-20mm, 20-40mm, 40-60mm

Lượng sót tích lũy đá 5-20mm, %

Lượng sót tích lũy đá 20-40mm, %

Lượng sót tích lũy đá 40-60mm, % sàng

Từ kết quả thí nghiệm từng loại đá dăm 5-20, 20-40, 40-60, phối hợp các tỷ lệ đá khác nhau để tìm được tỷ lệ đá phối hợp thành đá dăm hỗn hợp 5-

40, 5-60 có dung trọng đầm chặt tối ưu và đường cấp phối thành phần hạt đạt yêu cầu kỹ thuật Kết quả thí nghiệm phối hợp thành đá dăm hỗn hợp 5-40, 5-

Bảng 2.10: Khối lượng thể tích hỗn hợp đá dăm 5-40mm ứng với các tỷ lệphối hợp hai loại đá 5-20mm và 20-40mm

TT Tỉ lệ loại đá 5-

Tỉ lệ loại đá 20- 40mm, %

Bảng 2.11: Khối lượng thể tích hỗn hợp đá dăm 5-60mm ứng với các tỷ lệphối hợp ba loại đá 5-20mm , 20-40mm và 40-60mm

TT Tỉ lệ loại đá

5-20mm, % Tỉ lệ loại đá

Tỉ lệ loại đá 40-60mm

Sau khi phối hợp các tỷ lệ đá dăm 5-20, 20-40, 40-60 để được đá dăm hỗn hợp 5-40 và 5-60, đá dăm hỗn hợp 5-40mm được phối hợp thành từ đá dăm 5-20 và 20-40 theo tỷ lệ (5-20: 20-40) = (45:55) đạt đc = 1,65tấn/m 3 , đá dăm hỗn hợp 5-60mm được phối hợp thành từ đá dăm 5-20, 20-40 và 40- 60 theo tỷ lệ (5-20: 20-40: 40-60) = (34:21:45) đạt đc = 1,73 tấn/m 3 Thành phần hạt đá dăm hỗn hợp 5-40mm và 5-60mm như bảng 2.12, bảng2.13.

Biểu đồ thành phần hạt đá 5-40mm Bảng 2.12: Thành phần đỏ dăm 5-40mm

STT Cỡ sàng mm Sót sàng,

Biểu đồ thành phần hạt đá 5-60mm B ả n g 2 1 3 : T h à n h p h ầ n đ á d ă m

-Đá dăm 5-20mm, 20-40mm, 40-60mm có các tính chất cơ lý và thành phần hạt đạt tiêu chuẩn dùng cho bê tông thủy công theo 14TCN 70- 2002“Đádăm, sỏi và sỏi dăm dùng cho bê tông thủy công- Yêu cầu kỹthuật”.

L ợn g só tt íc hl ũy tr ên sà ng (% ) L ợn g só ttí ch lũ yt rê ns àn g( % )

Trong BTĐL phụ gia hóa học được sử dụng dưới dạng phụ gia giảm nước và kéo dài thời gian đông kết Đề tài này sử dụng hai loại phụ gia hóa học là:

-Phụ gia kéo dài thời gian ninh kết TM 25 của hãngSika

-Phụ gia giảm nước Plastiment 96 của hãngSika

Nước sử dụng trong trộn bê tông và dưỡng hộ bê tông trong phòng thí nghiệm là nước sinh hoạt đã được kiểm tra đạt có các chỉ tiêu đạt tiêu chuẩn dùng cho bê tông.

Dựa vào các tiêu chuẩn về vật liệu xây dựng dùng cho bê tông, kết quả thí nghiệm các loại vật liệu cho thấy: Cát, đá dăm, xi măng, phụ gia khoáng hoạt tính có các chỉ tiêu cơ lý đều đạt yêu cầu của vật liệu dùng để chế tạo bê tông đầm lăn.

2.2 Phương pháp chế tạo mẫu và thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý củaBTĐL 2.2.1 Phương pháp chế tạomẫu

- Bànrung tầnsố 50-60Hz,biênđộ0,5±0,1mm,cógá đểgắn chặtkhuônvớibànrung.

- Khuôn đúc phù hợp với TCVN 3105:1993 có hình dạng và kích thước theo Bảng2.20.

- Đĩa sắt gia tải ép trênmặthỗn hợp BTĐL cho hai loại khuôn hình trụ và khuôn lập phương, có tổng khối lượng sao cho tạo ra áp suất bằng0,0049MPa. tròn.

- Thanh sắt tròn trơn, đường kính 16mm,dài 600mm,hai đầumúp

- Khay kim loại, bay trộn bằng kim loại, ni lông chephủ.

Bảng 2.14 Chỉ tiêu cần xác định và hình dáng, kích thước viên mẫu Chỉ tiêu cần xác định Hình dáng viên mẫu Kích thước mâu, mm

Cường độ nén Hình trụ

Cường độ kéo Hình trụ d = 150, h = 300 Độ chống thấm nước Hình trụ

NGHIÊN CỨU SO SÁNH MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BTĐL SỬ DỤNG PHỤ GIA KHOÁNG HOẠT TÍNH TRO BAY NHIỆT ĐIỆN VÀ PUZƠLANTHIÊNNHIÊN

Ảnh hưởng của tro bay nhiệt điện và puzơlan thiên nhiên đến tính công táccủaBTĐL

Tính công tác của hỗn hợp BTĐL là chỉ số tính bằng thời gian (s) rung lèn cần thiết để vữa của hỗn hợp BTĐL chuyển sang trạng thái giả lỏng dưới áp lực lèn, tần số rung và biên độ rung nhất định Tính công tác hay còn gọi là tính dễ tạo hình biểu thị khả năng lấp đầy khuôn nhưng vẫn đảm bảo độ đồng nhất của hỗn hợp bê tông trong một điều kiện đầm nén nhất định Tính công tác đem đến sự dễ dàng điều khiển, đổ, hoàn thiện bê tông dẻo hoặc bê tôngtươi. Để đánh giá tính công tác của bê tông, người ta sử dụng 3 chỉ tiêu: độ lưu động, độ giữ nước và độ cứng của bê tông. Độ lưu động là chỉ tiêu quan trọng nhất của hỗn hợp bê tông Nó dùng để đánh giá khả năng dễ chảy của hỗn hợp bê tông và được xác định bằng độ sụt Tuy nhiên, bê tông đầm lăn là loại bê tông không có độ sụt, vì vậy, tính công tác của BTĐL được đặc trưng bằng độ cứng (hay còn gọi là tính dễ đổ của bê tông) Tính dễ đổ của bê tông thực tế sinh ra từ việc tổng hợp hai yếu tố:

- Yếu tố động học: đó là khả năng chảy hoặc khả năng biến dạng dưới tác dụng của một phương tiện đầm làm cho bê tông đầy khuôn dễ dàng và nhanh

- Yếu tố tĩnh học: là sự ổn định hoặc khả năng giữ được sự đồng nhất (không có sự phân tầng, lắng đọng) của bêtông Độ cứng của BTĐL phụ thuộc nhiều yếu tố:

- Lượng nước nhào trộn:Là yếu tố quan trọng quyết định tính công tác của hỗn hợp bê tông Lượng nước nhào trộn bao gồm lượng nước tạo ra hồxi măng và lượng nước dùng cho cốt liệu (độ cần nước) để tạo ra độ dẻo cần thiết cho quá trình thicông.

Khả năng hấp thụ nước (độ cần nước) của cốt liệu là một đặc tính công nghệ quan trọng của nó Khi diện tích bề mặt các hạt cốt liệu thay đổi, hay nói cách khác tỷ lệ các cấp hạt của cốt liệu, độ lớn của nó và đặc trưng bề mặt của cốt liệu thay đổi thì độ cần nước cũng thay đổi Vì vậy, khi xác định thành phần bê tông thì việc xác định tỷ lệ cốt liệu nhỏ-cốt liệu lớn tối ưu để đảm bảo cho hồ xi măng nhỏ nhất là rất quan trọng. Để đảm bảo cho bê tông có cường độ yêu cầu thì tỷ lệ nước - xi măng phải giữ ở giá trị không đổi và do đó khi độ cần nước của cốt liệu tăng thì dẫn đến chi phí quá nhiều xi măng.

Khi lượng nước còn quá ít, dưới tác dụng của lực hút phân tử, nước chỉ đủ để hấp phụ trên bề mặt vật rắn mà chưa tạo ra độ lưu động của hỗn hợp. Lượng nước tăng lên đến một giới hạn nào đó sẽ xuất hiện nước tự do, màng nước trên bề mặt vật rắn dày thêm, nội ma sát giữa chúng giảm xuống, độ lưu động tăng lên Lượng nước ứng với lúc hỗn hợp bê tông có độ lưu động tốt nhất mà không bị phân tầng gọi là khả năng giữ nước của hỗn hợp bê tông;

- Tỷ lệ thành phần hỗn hợp bê tông: Tỷ lệ cốt liệu/xi măng cũng là nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến tính công tác của bê tông Tỷ lệ này càng tăng, bê tông càng khô cứng Trong trường hợp hỗn hợp bê tông cứng, có rất ít vữa xi măng trên một đơn vị diện tích bề mặt cốt liệu để làm tăng tính bôi trơn, do vậy khó làm tăng sự linh động của các hạt cốt liệu Nếu hỗn hợp bê tông có tỷ lệ cốt liệu/xi măng thấp, nhiều vữa xi măng bám dính xung quanh các hạt cốt liệu làm tăng tính công tác của hỗnhợp.

- Hình dạng cốt liệucũng ảnh hưởng nhiều đến tính công tác Người ta dùngnónhưmộtcáchđểđiềuchỉnhtínhcôngtác.Cốtliệucóhìnhdạnggóc cạnh làm cho bê tông khó nhào trộn, cốt liệu tròn thì bê tông dẻo hơn Bề mặt hạt cốt liệu thô ráp sẽ làm cho bê tông có tính công tác thấp hơn so với bề mặt hạt cốt liệu trơn nhẵn.

- Cấp phối hạt: Đây là nhân tố ảnh hưởng lớn nhất đến tính công tác của bê tông Cấp phối tốt sẽ có tổng lỗ rỗng trên một đơn vị diện tích là thấp nhất. Những nhân tố khác không đổi, khi tổng lỗ rỗng nhỏ, lượng vữa thừa ra có thể làm tăng tính bôi trơn Với một lượng vữa thừa ra, hỗn hợp trở nên dính béo và đẩy xa các hạt cốt liệu ra Cốt liệu sẽ trượt trên nhau với một công đầm nén ít nhất Cấp phối hạt càng hợp lý thì tổng lỗ rỗng càng nhỏ và càng làm tăng tính công tác của bêtông.

- Phụ gia: Đây là nhân tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến tính công tác của bê tông Sử dụng phụ gia đúng cách, đúng lượng sẽ làm tăng tính công tác của hỗn hợp bê tông đồng thời làm giảm chi phí, tính kinh tếcao.

Trong luận văn này, học viên chỉ nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia khoáng hoạt tính đến tính công tác của bê tông đầm lăn Tổng hợp kết quả thí nghiệm (các bảng từ 3.1 đến 3.6); giá trị trung bình của trị số Vc trong từng thí nghiệm được tổng hợp trong bảng3.7

Bảng3.7: Tổng hợp kết quả trị số Vc (s) trung bình các mẫu thí nghiệm củacác công trình

Trị số Vc (s) Khi dùng Puzơlan Khi dùng tro bay

Hình 3.1: Biểu đồ so sánh độ công tác của BTĐL khi sử dụng PGK tro bayvà Puzơlan thiên nhiên

Nhận xét: Các thí nghiệm thực tế với các mẫu dùng tro bay cho kết quả về trị số Vc của bê tông nhỏ hơn so với các mẫu dùng Puzơlan thiên nhiên. Kết quả này có thể được lý giải như sau:

Do đặc điểm cấu tạo của tro bay có nhiều hạt mịn hình cầu, ngoài khả năng lấp đầy các lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu, nó còn có tác dụng bôi trơn làm tăng sự linh động của các hạt cốt liệu; tăng tính công tác của hỗn hợp bê tông. Puzơlan thiên nhiên, với độ mịn kém hơn và cấu tạo hạt có nhiều góc cạnh nên khả năng lấp đầy lỗ rỗng trong bê tông kém hơn, tác dụng làm chất bôi trơn cũng kém hơn so với tro bay Do vậy tính công tác của bê tông sử dụng Puzơlan thiên nhiên cũng kém hơn so với bê tông sử dụng trobay.

Tuy nhiên, khi dùng PGK là tro bay hay Puzơlan thiên nhiên đều thỏa mãn độ công tác Vc yêu cầu và đảm bảo chất lượng bê tông Thực tế nguồnPuzơlan thiên nhiên của nước ta có trữ lượng lớn và chất lượng đảm bảo yêu cầu kỹ thuật Vì vậy khi một số công trình xây sựng mà nguồn tro bay phải vận chuyển xa thì có thể tận dụng nguồn phụ gia khoáng puzơlan thiên nhiên tại chỗ sẽ giảm được giá thành xây dựng mà vẫn đảm bảo được yêu cầu kỹ thuật của công trình.

Ảnh hưởng của tro bay nhiệt điện và puzơlan thiên nhiên đến cường độ chống kéocủaBTĐL

Cũng như bê tông thường, phương pháp xác định cường độ kháng kéo của BTĐL có thể dùng phương pháp kéo theo tâm trục và uốn đứt gãy Thử chống theo tâm trục tương đối khó vì khuyết tật của mẫu thử hoặc tải trọng để lệch tâm một chút cũng ảnh hưởng đến kết quả thử làm cho kết quả thí nghiệm thiếu chính xác, cho nên thường dùng phương pháp uốn đứt gãy So với cường độ kháng nén thì cường độ kháng kéo của bê tông thường không được coi trọng cho lắm, bởi vì bê tông có yêu cầu chống kéo thường dùng bê tông cốt thép, hơn nữa thí nghiệm cường độ kháng kéo tâm trục khó hơn thí nghiệm cường độ kháng nén, độ chính xác cũng kém hơn, biên độ thay đổi tỷ số nén kéo cũng tương đối lớn Thường thì cường độ kéo đứt do uốn bằng 1/13 ~ 1/9 cường độ kháng nén; còn cường độ kéo theo trục bằng 1/15 ~ 1/6 cường độ khángnén.

Các nguyên nhân chủ yếu ảnh hưởng đến cường độ kháng kéo của BTĐL là: Tỷ lệ nước keo; lượng trộn phụ gia khoáng hoạt tính; đường kính hạt trung bình phân cấp cốt liệu, mật độ liên quan của vữa cát, tuổi, tiếp giáp mặt tầng…

Trong BTĐL sử dụng cùng loại PGK như nhau, cường độ kháng kéo hướng trục tăng khi tỷ lệ nước keo giảm Khi tỷ lệ keo như nhau, thay đổi tăng lượng chất độn PGK thì cường độ kháng kéo hướng trục của BTĐL giảm.

Cường độ kháng kéo của BTĐL tăng theo tuổi của bê tông Khi sử dụng phụ gia khoáng cho BTĐL, cường độ kháng kéo thời kỳ đầu của bê tông phát triển chậm, nhưng càng về sau, cường độ kháng kéo của BTĐL phát triển càng nhanh Điều này được giải thích do trong quá trình thủy hóa giai đoạn đầu, các phản ứng Puzơlanic diễn ra chưa nhiều, sản phẩm thủy hóa sinh ra ít Nhưng càng về sau, tốc độ thủy hóa tăng nhanh, quá trình này sản sinh ra một lượng lớn Silicat Canxi thủy hóa dạng sợi, chúng liên tiếp giao thoa với nhau tạo thành cường độ kết cấu cao, tạo ra khu kết cấu có tính chống kéo lớn đồng thời làm tăng khu kết dính quá độ của cốt liệu với vữa keo dính cứng hóa Do vậy mà nâng cao rõ rệt cường độ kháng kéo thời kỳ sau của BTĐL.

Trong luận văn, học viên chủ yếu nghiên cứu ảnh hưởng của các loại phụ gia khoáng hoạt tính, cụ thể là ảnh hưởng của Tro bay nhiệt điện và Puzơlan thiên nhiên đến cường độ kháng kéo của BTĐL.

Kết quả thí nghiệm ở một số công trình cụ thể sử dụng PGK hoạt tính là Puzơlan thiên nhiên cho kết quả như trong bảng 3.8; các thí nghiệm sử dụng PGK hoạt tính là tro bay nhiệt điện cho kết quả như trong bảng3.9

Bảng 3.8: Kết quả R k (MPa) trung bình các mẫu thí nghiệm của cáccông trình sử dụng PGK Puzơlan thiên nhiên

STT Công trình Cường độ kháng kéo (Mpa)

Bảng 3.9: Kết quả R k (MPa) trung bình các mẫu thí nghiệm của cáccông trình sử dụng PGK Tro bay

STT Công trình Cường độ kháng kéo (Mpa)

Hình 3.2: Biểu đồ so sánh cường độ kháng kéo của BTĐL khi sử dụngPGK tro bay và Puzơlan thiên nhiên

Từ kết quả trên nhận thấy: Cường độ kháng kéo của BTĐL sử dụng tro bay nhiệt điện cao cường độ kháng kéo của BTĐL sử dụng Puzơlan thiên nhiên ở cả độ tuổi 90 ngày, 180 ngày và 365 ngày.

Ảnh hưởng của tro bay nhiệt điện và puzơlan thiên nhiên đến cường độ kháng néncủaBTĐL

Cường độ kháng nén là chỉ tiêu quan trọng trong thiết kế kết cấu BTĐL; là tham số chủ yếu của thiết kế tỷ lệ cấp phốiBTĐL.

Cường độ kháng nén của BTĐL thí nghiệm trên mẫu lập phương kích thước 150mm x150mm x150mm.

BTĐL là loại siêu khô cứng, hàm lượng vữa tương đối ít, hóa lỏng khó, lực ma sát giữa các cốt liệu thô cũng lớn nếu chỉ tăng tải trọng bề mặt ; ảnh hưởng dung trọng cũng không lớn và chỉ làm cho tiếp xúc giữa các hạt tăng lên Muốn cho mật độ bê mặt thay đổi thì phải làm cho kết cấu của nó biến dạng, cũng có nghĩa là làm cho các hạt thắng được trở lực ma sát giữa chúng mà di chuyển Ở điều kiện tĩnh lực, trở lực ma sát này rất lớn, nhưng dưới tác dụng của động lực, các hạt mịn ở vào trạng thái rung động chảy, còn các hạt thô thì được sắp xếp lại thành kết cấu chắc, ổn định Do vật BTĐL phải dùng rung động để đầm chặt.

Tiến hành nghiên cứu về cơ lý của việc đầm chắc BTĐL đã phát hiện:

- Cường độ kháng nén của BTĐL tăng theo gia tốc rung, khi gia tốc cực đại lớn hơn 5g (g = 9,81m/s 2 ) thì sự tăng trưởng cường độ kháng nén có xu thế giảm dần đến ổn định Do vậy, điều kiện tiên quyết để nghiên cứu cường độ kháng nén của BTĐL là phải tác dụng rung động làm cho nó hóa lỏng đạt đến mật độ rắn chắc Loại BTĐL này mới có kết cấu đạt yêu cầu thiếtkế.

- Cường độ kháng nén của BTĐL tăng theo thời gian rung động, kéo dài thời gian rung vượt quá hai lần thời gian giới hạn hóa lỏng (2Vc) thì độ tăng tưởng cường độ kháng nén có xu thế ổnđịnh.

- Chỉ cần BTĐL đạt đến đủ đặc chắc, bất kể là dùng loại máy nào để tạo hình mẫu thử thì cường độ kháng nén không có gì khác biệtlắm.

Trong luận văn, học viên chủ yếu nghiên cứu ảnh hưởng của hai loại phụ gia khoáng hoạt tính là tro bay nhiệt điện và Puzơlan thiên nhiên đến cường độ kháng nén của BTĐL.

Cường độ kháng nén của BTĐL cũng như bê tông thường trong điều kiện trộn một lượng chất độn nhất định thì cường độ giảm khi tỷ lệ chất kết dính tăng.

Trong BTĐL có trộn phụ gia khoáng, cường độ sớm của bê tông cóthểgiảm và phát triển chậm hơn so với bê tông không dùng phụ gia, nhưng về sau cường độ phát triển rất nhanh Chất lượng của phụ gia ảnh hưởng đến quy luật phát triển cường độ BTĐL không giống nhau Cường độ sớm của BTĐL giảm theo lượng độn phụ gia tăng, còn cường độ thời gian có tỷ lệ tăng khi lượng phụ gia tăng, tuỳ thuộc vào loại phụ gia Tăng lượng trộn phụ gia tuy có làm giảm cường độ kháng nén sớm của BTĐL, điều này cũng không quan trọng lắm đối với bê tông thể tích lớn, nhưng lượng phụ gia đó sẽ cải thiện được tính công tác của BTĐL, làm giảm sự toả nhiệt của bê tông và tránh sự phân ly của cốt liệu, điều này rất quan trong trong quá trình thi côngBTĐL.

Nghiên cứu đã chứng minh: Khi lượng chất keo dính và tỷ lệ nước keo không đổi, trong tình hình trộn ít phụ gia thì không ảnh hưởng nhiều đến cường độ kháng nén của BTĐL, nhưng khi trộn với lượng nhiều thì cường độ kháng nén của bê tông giảm rõ rệt Điều đó là do trong bê tông nhiều phụ gia, xi măng lại tương đối ít, cường độ sớm của bê tông giảm, nồng độ Ca(OH)2 tham gia phản ứng lần 2 giảm thấp, vì thếmàảnh hưởng đến mức độ phản ứng thuỷ hoá của phụ gia, tăng tỷ lệ lỗ mao quản là làm giảm thấp cường độ của bêtông.

Với loại bê tông khô, nghèo chất kết dính thì lượng keo dính và lượng nước dùng là rất ít, tức là thể tích vữa xi măng và vữa cát tương đối ít, vữa không đủ để nhét đầy các lỗ hổng không khí Khi duy trì cho tỷ lệ keo nước không đổi cũng có nghĩa là tăng thêm lượng keo dính thì lượng vữa keo tăng, tỷ lệ khe rỗng nhỏ đi, cường độ của bê tông cũng tăng theo Nhưng khi lượng keo tăng đến mức có thể bao bọc cốt liệu và nhét đầy các khe lỗ khí thì lượng keo nhiều hay ít ảnh hưởng cực nhỏ đến cường độ.

Kết quả thí nghiệm cường độ kháng nén theo thí nghiệm của một số công trình sử dụng PGK Puzơlan thiên nhiên được thể hiện trong bảng 3, các công trình sử dụng PGK 10tro bay nhiệt điện được thể hiện trong bảng 3.11.

Bảng 3.10: Kết quả trị số R N (MPa) trung bình các mẫu thí nghiệmcủa các công trình sử dụng Puzơlan thiên nhiên

Cường độ kháng nén (Mpa)

Bảng 3.11: Kết quả trị số R N (MPa) trung bình các mẫu thí nghiệmcủa các công trình sử dụng Trobay

STT Công trình Cường độ kháng nén (Mpa)

Hình 3.3: Biểu đồ so sánh cường độ kháng nén của BTĐL khi sử dụngPGK tro bay và Puzơlan thiênnhiên

Từ kết quả tổng hợp trong các bảng 3.10, 3.11 và biểu đồ hình 3.3, so sánh giữa kết quả dùng PGK là tro bay và Puzơlan thiên nhiên thấy: Đối với bê tông đầm lăn sử dụng PGK là tro bay thì tốc độ đạt cường độ kháng nén của bê tông ở ngày tuổi sớm cũng như ở giai đoạn sau và đến ngày tuổi thiết kế thì tốc độ phát triển cường độ của bê tông đầm lăn sử dụng tro bay nhanh hơn và đạt cường độ cao hơn so với bê tông đầm lăn sử dụng Puzơlan thiên nhiên.

Khi sử dụng tro bay thì cường độ ở ngày tuổi thiết kế (90 ngày) thường vượt nhiều so với cường độ nén thiết kế từ 30÷ 60% với trên cùng cấp phối thí nghiệm Khi sử dụng Puzơlan thiên nhiên, cường độ chỉ tăng từ 3÷ 10% so với cường độ thiết kế yêu cầu (R90 TK) Do vậy những công trình có nguồnPGK Puzơlan thiên nhiên gần công trình xây dựng chúng ta cần nghiên cứu đưa vào sử dụng để giảm giá thành xây dựngmàvẫn đảm bảo cường độ thiế kế theo yêu cầu đặtra.

Ảnh hưởng của tro bay nhiệt điện và puzơlan thiên nhiên đến tính chống thấmcủa BTĐL

Tính thấm nước của bê tông là tính chất để nước thấm qua chiều dầy của nó khi giữa hai bề mặt bê tông có sự chênh lệch áp suất thủy tĩnh Tính chất này khác tính hút nước được định nghĩa là khả năng hút và giữ nước của bê tông ở điều kiện bình thường Như đã nêu trong phần mở đầu, tính thấm nước có ý nghĩa quan trọng đối với các công trình bê tông tiếp xúc với nước,trong đó có công trình thủy lợi, đặc biệt là khi có sự chênh lệc áp suất thủy tĩnh ở hai mặt của kết cấu.

Tính thấm nước gây nên các hiện tượng mất nước trong các hồ chứa, kênh mương, cầu máng dẫn nước và gây ra thấm dột đối với các công trình dân dụng, ảnh hưởng đến sinh hoạt và cuộc sống Điều nghiêm trọng là nó thúc đẩy quá trình ăn mòn bê tông và bê tông cốt thép, làm giảm tuổi thọ và tính ổn định của công trình, nhất là khi trong nước có chứa các yếu tố ăn mòn và đặc biệt là khi có chứa ion Cl -

Tính thấm nước thường được biểu thị bằng mác chống thấm, được ký hiệu là W (trước đây là B, CT).

Mác chống thấm là khả năng của bê tông không cho nước thấm qua dưới áp lực thủy tĩnh Khi thí nghiệm xác định độ chống thấm của tổ mẫu (6 viên hình trụ, kích thước 150 x 150 mm hoặc hình lập phương 150x150x150 mm) là cấp áp lực lớn nhất mà ở trong đó 4 trong 6 viên mẫu chưa bị nước thấm qua Từ áp lực nước mà ở đó 4 trong 6 viên đã bị thấm nước (áp lực mà tại đó dừng việc thử) trừ đi 2 sẽ cho mác chống thấm của bê tông W.

Như vậy:Mác chống thấm của bê tông W (hoặc B) là hiệu số của cấpáp lực khi dừng thử ( tính bằng atm ) mà ở đó bốn trong sáu viên mẫu thử đã bị nước xuyên qua trừ đi 2 Áp lực đó gọi là mác chống thấm của bê tông và ký hiệu là W2, W4, W6, W8, W10 & W12 (hoặc B2, B4, B6, B8, B10, B12).

Tính chống thấm hay mác chống thấm của bê tông cũng chịu ảnh hưởng tổng hợp của nhiều yếu tố Trong luận văn này, học viên chỉ nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia khoáng hoạt tính đến khả năng chống thấm của BTĐL.

Phụ gia khoáng trong bê tông ngoài các tác dụng hoạt tính hóa học còn có tác dụng cơ học, đó là loại chất độn mịn cải thiện cấp phối hạt cốt liệu, lấp đầy lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu trong BTĐL, hàm lượng sử dụng trong thành phần bê tông tương đối lớn Chất độn mịn trong bê tông, do đặc tính về kích cỡ hạt là rất nhỏ nên nó có tác dụng làm giảm các lỗ rỗng và giảm thấm trong bê tông.

Trong BTĐL nhiều chất độn, tỷ lệ N/CKD ít, nhưng vì trộn thêm nhiều PGK (tro bay hoặc Puzơlan thiên nhiên) làm cho tổng diện tích bề mặt của vật liệu kết dính giảm mỏng; bởi vậy không gian sinh trưởng của sản vật thủy hóa tương đối nhỏ, mức độ kết tinh của hạt C-S-H tương đối thấp, nhưng số lượng hạt C-S-H kết tinh so với bê tông khô nghèo CKD lại nhiều Tinh thể ở trạng thái hạt chặt chẽ, kẽ rỗng giữa các sản vật thủy hóa tương đối nhỏ, kết cấu chặt chẽ, cường độ của chúng tương đối cao, chống thấm tương đốitốt.

Trong sản vật thủy hóa, ngoài C-S-H còn có Ca(OH)2 Chúng là sản vật do thủy hóa giữa thành phần khoáng chất được nung C3S và C2S, chiếm 20%~25% thể rắn trong vữa xi măng thủy hóa Thời gian đầu xi măng thủy hóa thường thấy sản vật có 6 góc tương đối hoàn chỉnh, hình dạng của chúng thường bị ảnh hưởng bởi không gian có hạn, mức độ thủy hóa và tạp chất trong đó Khi xi măng đã thủy hóa tới một mức độ nhất định, Ca(OH)2thường chèn chặt giữa các sản vật thủy hóa C-S-H, tương đối khó thấy được hình dạng hoàn chỉnh của chúng C3A.3CaSO4.31H2O ở dạng kim, cột, cũng có dạng 6 góc Trong xi măng pooclăng phổ thông, C3A.3CaSO4.31H2O cuối cùng chuyển hóa thành dạng tinh thể 6 mặt Trong BTĐL, CaSO4.2H2O tương đối ít nên sự chuyển hóa thành C3A.3CaSO4.31H2Othấp.

Việc trộn thêm chất độn sẽ cải thiện tính thẩm thấu của bê tông, mức độ được cải thiện biến đổi tùy thuộc ở loại, chất lượng và số lượng của chất độn Một số chất độn sẽ cải thiện tính chống thấm của bê tông, một số chất độn khi thêm một lượng thích hợp có thể làm cho tính chống thẩm ở thời kỳ đầu của bê tông kém đi nhưng thời kỳ sau lại được cảithiện.

Trong luận văn này, học viên tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của 2 loại chất độn- PGK hoạt tính là Tro bay nhiệt điện và Puzơlan thiên nhiên đến tính chống thấm củaBTĐL.

Tro bay là một loại hỗn hợp có hoạt tính tốt Trong hỗn hợp BTĐL tỉ lệ trộn tro bay vào khoảng 30 đến 70% tổng lượng CKD, có công trình trộn tới 80% tổng lượng CKD Việc pha trộn như vậy dẫn đến bê tông có thể nâng cao khả năng chống thấm, cường độ của thời kỳ sau, đồng thời có thể giảm bớt khả năng xuất hiện khe nứt Trong BTĐL, việc trộn tro bay còn có thể lấp khe rỗng của cốt liệu nhỏ khoảng 35-40%, độ rỗng này nếu không được vữa tro bay lấp đầy, thì mật độ bê tông giảm thấp, lực dính kết giữa các lớp bê tông đầm nén giảm yếu Từ các công trình thực tiễn chứng minh, bê tông đầm lăn trộn tro bay với liều lượng thích hợp có thể giảm thiểu lượng xi măng trong bê tông, nâng cao tính chống thấm và độ chặt của bê tông, nâng cao năng lực chống phân ly, giảm bớt nhiệt thủy hóa của bê tông, điều này đối với các yêu cầu về cường độ và độ chống thấm của BTĐL thủy công là rất cólợi.

Puzơlan thiên nhiên cũng có phản ứng puzơlanic như tro bay, tuy nhiên độ hoạt tính tương đối khác nhau đối với từng loại Puzơlan thiên nhiên thường có lượng dùng nước lớn hơn xi măng do hình dạng hạt góc cạnh giống như xi măng Độ mịn của puzơlan nói chung nếu không có yêu cầu đặc biệt thì cũng gần tương đương với xi măng là từ 2500-3000cm 2 /g.

Về nguyên tắc, hoạt tính của puzơlan phụ thuộc vào độ mịn và thành phần hoá học của nó Ở Việt Nam, độ mịn của puzơlan có ảnh hưởng thế nào đến tính chất BTĐL chưa được nghiên cứu đầy đủ Việc thay 10-40% puzơlan mịn bình thường bằng puzơlan mịn cao không đạt kết quả như dự tính Nó chỉ ảnh hưởng đến cường độ nén 28 ngày, nhưng không ảnh hưởng đến cường độ và độ chống thấm ở tuổi 90 ngày Điều này có thể lý giải bởi khi thay 40% puzơlan mịn thường bằng puzơlan mịn cao thì tổng diện tích bề mặt của chất kết dính chỉ tăng không nhiều, nên hiệu quả không rõ.

Bảng 3.12: Kết quả thí nghiệm về độ chống thấm của BTĐLở một số côngtrình

TT Tên công trình Độ chống thấm

Khi dùng tro bay Khi dùng Puzơlan

Kết quả thí nghiệm cho thấy: Ở cùng độ tuổi, khả năng chống thấm của BTĐL sử dụng tro bay cao hơn so với BTĐL sử dụng Puzơlan thiên nhiên. Với bê tông sử dụng tro bay, khả năng chống thấm của bê tông tăng theo tuổi của nó, còn với bê tông sử dụng Puzơlan, khả năng chống thấm của nó hầu như không thay đổi ở tuổi 90 ngày.Tuy nhiên, ở những ngày tuổi dài hơn thì thành phần hoạt tính trong puzơlan (SiO2và Al2O3) sẽ tác dụng triệt để với Ca(OH)2(do C3S trong xi măng thủy phân) tạo các chất kết tinh làm tăng độ đặc chắc của bê tông, khi đó làm tăng độ chống thấm của bê tông. Đối với BTĐL sử dụng tro bay, thời gian đầu, tro bay trong quá trình thủy hóa có tác dụng là vật liệu mịn cho nên kết cấu lỗ rỗng của thời gian đầu (tuổi 28 ngày) quyết định chủ yếu bởi tỷ lệ N/CKD Theo thời gian kéo dài sau đó, hoạt tính của tro bay được kích phát tạo thành sản vật thủy hóa có ích, chúng lấp đầy các lỗ rỗng mao dẫn làm cho bê tông càng đặc chắc Bởi vậy, ở độ tuổi dài (90 ngày) thì kết cấu lỗ rỗng của BTĐL chịu sự ảnh hưởng của tỷ lệ N/CKD càng lớn Tro bay trong thành phần hỗn hợp BTĐL sẽ làm tăngcác hợp chất có tính xi măng và dung trọng của bê tông, do đó làm giảm thiểu các lỗ rỗng, giảm đi độ thấm nước của bê tông Điều này ngăn chặn khả năng tấn công bê tông của nước làm hư hỏng hoặc làm tan rã bởi sự tấn công của axít, muối, sulfate. Đối với BTĐL sử dụng puzơlan thiên nhiên, do đặc điểm cấu trúc hình thái hạt và độ mịn của chúng kém hơn so với tro bay nên khả năng lấp đầy lỗ rỗng kém hơn so với tro bay Mặt khác, puzơlan cũng tham gia các phản ứng puzơlanic như tro bay nhưng độ hoạt tính lại kém hơn so với tro bay Do vậy, hoạt tính của puzơlan thiên nhiên ở những ngày tuổi dài kém hơn, các sản vật thủy hóa được sản sinh ít hơn nên khả năng lấp đầy các lỗ rỗng mao dẫn kém hơn dẫn đến độ chống thấm kém hơn so với BTĐL sử dụng tro bay.

Thực tế cho thấy, puzơlan thiên nhiên thường được dùng trong thành phần hỗn hợp BTĐL có yêu cầu về thấm không cao (các công trình này thường sử dụng kết hợp bê tông cốt thép chống thấm) ví dụ như Thuỷ điện Pleikrong, thuỷ điện Sesan 4;… Còn với các công trình sử dụng BTĐL có yêu cầu chống thấm cao thì sử dụng tro bay nhiệt điện ví dụ như công trình thuỷ lợi Nước Trong (sử dụng trong bay trong thiết kế BTĐL chống thấm M20B6, sử dụng Puzơlan trong BTĐL phía hạ lưu M15B2); Công trình thuỷ điện Sơn La, dùng tro bay trong BTĐL chống thấmB10;…

Định dạng
Số trang	100
Dung lượng	1,05 MB