Sử dụng đá nghiền thay thế cát trong bê tông

tài liệu Sử dụng đá nghiền thay thế cát trong bê tôngBê tông không cát sử dụng đá nghiền thay thế cát giúp tăng cường độ. Giảm giá thành . Tận dụng đá nghiền là nguyên kiệu phế phẩm trong ngành công nghiệp khai thac đá.

BỘ MÔN VẬT LIỆU SILICATE

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

THỰC NGHIỆM SỬ DỤNG ĐÁ NGHIỀN LÀM CỐT LIỆU MỊN TRONG SẢN XUẤT BÊ TÔNG TẠI

Số : /BKĐT

KHOA : CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU

BỘ MÔN: VẬT LIỆU SILICATE

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

HỌ VÀ TÊN : PHẠM THẾ HIỆP MSSV: V0900876

NGÀNH : VẬT LIỆU SILICATE LỚP: VL09SI

1.Đầu đề luận văn

2.Nhiệm vụ (yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu)

3.Ngày giao nhiệm vụ luận văn

4.Ngày hoàn thành nhiệm vụ

5.Họ tên người hướng dẫn Phần hướng dẫn 1 ………

2 ………

Nội dung và yêu cầu LVTN đã được thông qua Bộ môn Ngày …….tháng……năm 2013 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH (Kí và ghi rõ họ tên) (Kí và ghi rõ họ tên) PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN: Người duyệt (chấm sơ bộ):

Đơnvị :

Ngày bảo vệ :

Điểm tổng kết :

- Tiến sĩ Nguyễn Khánh Sơn đã trực tiếp hướng dẫn

và giúp đỡ tôi thực hiện đề tài

- Chú Nguyễn Đại Bảo – Giám đốc công ty VLXD 1828 cùng các cô chú, anh chị trong công ty đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi thực hiện đề tài

- Các thầy cô và các bạn trong Bộ môn Silicate đã giúp đỡ tôi trong suốt quãng thời gian ngồi trên ghế nhà trường

dồi dào và có sẵn tại địa phương để làm cốt liệu mịn thay thế cát trong bê tông, nên đề tài này được thực hiện nhằm khảo sát bằng thực nghiệm tính khả thi của đề xuất này

- Tìm ra ảnh hưởng của phụ gia siêu dẻo đến các tính chất của bê tông được chế tạo

từ hai cấp phối trên

- Rút ra kết luận về tính khả thi của đề tài áp dụng cho công ty nói riêng và cho toàn ngành công nghiệp bê tông nói chung

KẾT QUẢ:

- Hoàn toàn có thể sử dụng đá nghiền làm cốt liệu mịn thay thế cát trong bê tông áp dụng tại công ty nếu công ty đầu tư các loại máy móc xây dựng hiện đại phù hợp với công nghệ mới này

- Các loại bê tông đá nghiền đều có cường độ chịu nén cao hơn nhiều so với bê tông cát sử dụng cùng một lượng xi măng => giúp tiết kiệm xi măng

- Ứng với mỗi loại cấp phối đều có ưu, nhược điểm riêng Tuy nhiên, tùy thuộc vào từng loại sản phẩm mà có thể áp dụng cấp phối phù hợp VD: Đối với sản phẩm bê tông bơm sàn nhà nên áp dụng cấp phối bê tông thường

- Sử dụng phụ gia siêu dẻo sẽ giúp khắc phục được nhược điểm lớn nhất của bê tông

đá nghiền là độ sụt thấp, khó thi công

TÓM TẮT LUẬN VĂN iii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC HÌNH ẢNH v

DANH MỤC BẢNG BIỂU vi

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bê tông xi măng tại công ty 1

1.2 Mục tiêu và lý do chọn đề tài 2

1.3 Nhiệm vụ 3

1.4 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài đối với doanh nghiệp và xã hội 3

CHƯƠNG 2: BÊ TÔNG VÀ THÀNH PHẦN CẤU TẠO 5

2.1 Khái niệm 5

2.2 Phân loại 6

2.3 Thành phần cấu tạo bê tông 7

2.3.1 Chất kết dính 7

2.3.2 Cốt liệu thô 8

2.3.3 Cốt liệu mịn 9

2.3.4 Nước 10

2.3.5 Phụ gia 10

2.4 Lý thuyết thiết kế cấp phối 12

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ NGUYÊN LIỆU 17

3.1 Quy trình nghiên cứu 17

3.2 Các tiêu chuẩn và phương pháp thử nghiệm, phân tích sử dụng 22

3.2.1 Phương pháp thử đối với xi măng 22

3.2.4 Phương pháp thử đối vối bê tông tươi 23

3.2.5 Phương pháp thử đối với đá bê tông 23

3.2.6 Kính hiển vi điện tử quét - SEM: 23

3.2.7 Nhiễu xạ tia X - XRD 23

3.2.8 Các thí nghiệm dành cho cốt liệu mịn 23

3.2.9 Các thí nghiệm dành cho cốt liệu thô 24

3.2.10 Các thí nghiệm dành cho xi măng 24

3.2.11 Các thí nghiệm dành cho bê tông tươi 24

3.2.12 Các thí nghiệm dành cho đá bê tông 24

3.3 Nguyên liệu và đánh giá 24

3.3.1 Xi măng 24

3.3.2 Đá 1x2 (Cốt liệu thô) 26

3.3.3 Cát sông (cốt liệu mịn) 29

3.3.4 Đá mi bụi (Cốt liệu mịn thay thế cát) 31

3.3.5 Phụ gia 33

CHƯƠNG 4: CẤP PHỐI BÊ TÔNG VÀ KẾT QUẢ 36

4.1 Thiết kế cấp phối 36

4.1.1 Thiết kế cấp phối bê tông Mác 300 – Không phụ gia 36

4.1.2 Thiết kế cấp phối bê tông Mác 300 – Có phụ gia (1lit/100kg xi măng) 38

4.1.3 Thiết kế cấp phối liên tục Mác 300 40

4.2 Kết quả độ sụt chế tạo bê tông 45

4.3 Kết quả đo cường độ chịu nén 48

TÀI LIỆU THAM KHẢO 61

PHỤ LỤC 62

Các phương pháp phân tích 62

1 Kính hiển vi điện tử quét - SEM: 62

2 Nhiễu xạ tia X - XRD 63

3 Các thí nghiệm dành cho cốt liệu mịn 64

4 Cácthí nghiệm dành cho cốt liệu thô 71

5 Các thí nghiệm dành cho xi măng 78

6 Các thí nghiệm dành cho bê tông tươi 91

7 Các thí nghiệm dành cho đá bê tông 97

Hình 1.2 : Khai thác cát trên các con sông 4

Hình 1.3 : Sạt lở bờ sông do khai thác cát 4

Hình 2.1 : Một số loại xi măng thông dụng trên thị trường hiện nay 7

Hình 2.2: Sỏi và đá dùng trong cấp phối bê tông 8

Hình 2.3: Công trường khai thác đá 9

Hình 2.4 : Một số loại phụ gia cho bê tông 12

Hình 3.1: Sơ đồ quy trình nghiên cứu 18

Hình 3.2: Mẫu sau khi tạo 20

Hình 3.3: Bể bảo dưỡngmẫu 21

Hình 3.4: Xi măng Nghi Sơn PCB dân dụng 25

Hình 3.5: Mỏ đá Soklu – Đá 1x2 26

Hình 3.6: Bãi cát tại công ty 30

Hình 3.7 : Thành phần hạt của đá mi bụi 33

Hình 4.1: Vùng phân bố liên tục kích thước cốt liệu 42

Hình 4.2: Ảnh chụp bề mặt các mẫu không phụ gia sau khi nén vỡ 57

Hình 4.3: Ảnh chụp bề mặt các mẫu có phụ gia sau khi nén vỡ 57

Hình 5.1: Sơ đồ khối kính hiển vi điện tử quét 62

Hình 5.2: Máy X-ray 63

Bảng 5.1: Kích thước lỗ sàng của bộ sàng chuẩn dành cho cốt liệu mịn 64

Hình 5.3: Bộ sàng cát và cân điện tử 65

Hình 5.7: Bộ sàng đá và cân điện tử 72

Hình 5.8: Bộ đo dụng cụ KLTT xốp của đá 75

Hình 5.9: Thước kẹp đo thoi dẹt 77

Hình 3.10: Máy sàng khí Filtra 79

Hình 5.11: Dụng cụ Vicat 80

Hình 5.12: Khuôn Le Chatelier 85

Hình 5.13: Dụng cụ đo khuôn và thùng luộc mẫu 85

Hình 5.14: Máy trộn xi măng 88

Hình 5.15: Hướng dẫn đúc mẫu vữa xi măng 89

Hình 5.16: Dụng cụ đo độ sụt 91

Hình 5.17: Máy nén mẫu 98

Hình 5.18: Các số đo khi xác định KLTT 101

Hình 5.19: Máy đo độ mài mòn 104

Bảng 2.1 Độ sụt của hỗn hợp bê tông theo dạng kết cấu và phương thức đổ bê tông 12

Bảng 2.2 : Lượng nước tiêu chuẩn tương ứng với kích thước hạt 13

Bảng 2.3 : Hệ số dư vữa hợp lý (Kd) 15

Bảng 3.1: Tính chất cơ lý của xi măng Nghi Sơn PCB dân dụng 25

Bảng 3.2: Phân tích thành phần hạt của đá 1x2 lần 1: 26

Bảng 3.3: Phân tích thành phần hạt của đá 1x2 lần 2 28

Biểu đồ 3.2: Phân bố thành phần hạt của đá 1x2 lần 2 29

Bảng 3.4: Phân tích thành phần hạt của cát 30

Biểu đồ 3.3: Biểu đồ phân bố thành phần hạt của cát 31

Bảng 3.5: Phân tích thành phần hạt của đá mi bụi 31

Biểu đồ 3.4: Biểu đồ phân bố thành phần hạt của đá mi bụi 32

Bảng 3.6: Cấp phối điển hình của bê tông có phụ gia Sikamen NN 35

Bảng 4.1: Cấp phối bê tông mác 300 không phụ gia 38

Bảng 4.2: Cấp phối thí nghiệm bê tông mác 300 không phụ gia 38

Bảng 4.3: Cấp phối bê tông mác 300 có phụ gia 40

Bảng 4.4: Cấp phối thí nghiệm bê tông mác 300 không phụ gia 40

Bảng 4.5:Bảng phối hợp thành phần hạt 42

Biểu đồ 4.1: Biểu đồ phân bố thành phần hạt của cấp phối liên tục 43

Bảng 4.6:Bảng cấp phối liên tục không phụ gia 44

Bảng 4.7: Cấp phối liên tục có phụ gia 45

Biểu đồ 4.4 : Cường độ chịu nén bê tông cấp phối thường 7 ngày tuổi 50

Bảng 4.11 : Cường độ chịu nén bê tông cấp phối thường 28 ngày tuổi 50

Biểu đồ 4.5 : Cường độ chịu nén bê tông cấp phối thường 28 ngày tuổi 51

Bảng 4.12 :Kết quả cường độ nén 3-7-28 ngày của bê tông cấp phối thường 52

Biểu đồ 4.6: Cường độ chịu nén bê tông cấp phối thường 3-7-28 ngày tuổi 52

Bảng 4.13 : Cường độ chịu nén bê tông đá cấp phối liên tục 3-7-28 ngày tuổi 53

Biểu đồ 4.7 : Cường độ chịu nén bê tông cấp phối liên tục 3-7-28 ngày tuổi 53

Bảng 4.14: Tổng hợp cường độ chịu nén của bê tông 54

Biểu đồ 4.8: Tổng hợp cường độ chịu nén 55

Bảng 4.15: Kết quả đo độ hút nước 55

Biểu đồ 4.9: Độ hút nước 56

Bảng 5.4: Khối lượng mẫu tối thiểu tương ứng với kích thước hạt đối vối bụi bùn sét 73

Bảng 5.5 : Thành phần vữa thí nghiệm xác định cường độ nén, cường độ uốn 87

Bảng 5.6: Quy trình trộn vữa xác định cường độ nén, cường độ uốn 88

Bảng 5.7: Các phương pháp dầm tương ứng với độ sụt trong thí nghiệm xác định khối lượng thể tích và hàm lượng bọt khí của bê tông tươi 93

Bảng 5.8 : Độ sai lệch cho phép khi xác định cường độ chịu nén với các ngày tuổi của đá bê tông 98

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bê tông xi măng tại công ty

Bê tông xi măng là sản phẩm thứ cấp của ngành công nghiệp xi măng Hiện nay có ngày càng nhiều các công ty sản xuất bê tông thương phẩm trong và ngoài nước đang đầu tư vào Việt Nam Do có nguồn cung cấp xi măng có công suất hàng đầu thế giới cùng với giá thành rẻ giúp ngành công nghiệp sản xuất bê tông có được tính cạnh tranh cao và tiềm năng mang lại nguồn lợi kinh tế lớn nên hiện nay có ngày càng nhiều các công ty sản xuất bê tông thương phẩm trong và ngoài nước

Những công ty bê tông đã góp phần giảm bớt gánh nặng cho ngành công nghiệp xi măng đang rất khó khăn Các công ty bê tông hàng đầu có thể nói đến như: Bê tồn Lê Phan, Công ty cổ phần Beton6, công ty bê tông Miền Nam… Hàng năm các công ty sản xuất hàng triệu m3 bê tông Nắm bắt được nhu cầu rất cần thiết của bê tông và các sản phẩm từ bê tông, công ty VLXD

1828 đã được thành lập vào 4/2006 có trụ sở đặt tại ấp Trung Tâm, Quốc Lộ 1, Xã Suối Tre, thị

xã Long Khánh, tỉnh Đồng Nai Hàng năm công ty sản xuất ra hàng ngàn m3 bê tông tươi và bê tông đúc sẵn phục vụ rộng khắp địa bàn tỉnh Đồng Nai cũng như tỉnh khác trong khu vực Đông Nam Bộ

Các sản phẩm của công ty khá đa dạng như: bê tông tươi, cống ly tâm, hố ga, cọc vuông

Hình 1.1: Các sản phẩm của công ty VLXD 1828

1.2 Mục tiêu và lý do chọn đề tài

Việt Nam đang trong quá trình đô thị hóa, hiện đại hóa, số lượng các công trình giao thông, công trình xây dựng công cộng là rất lớn Trong đó còn có các công trình có yêu cầu đặc biệt như chịu cường độ cao, chịu ăn mòn trong các môi trường nước biển, nước phèn…

Nguồn nguyên liệu tự nhiên đặc biệt là cát sông đang ngày càng cạn kiệt và bị khai thác bừa bãi gây ra các hậu quả nghiêm trọng Các quốc gia trên thế giới cũng như nước ta ngày càng cố gắng hạn chế việc khai thác nguồn nguyên liệu tự nhiên này Thay vào đó chúng ta có thể tìm kiếm các nguồn nguyên liệu khác, các nguồn nguyên liệu nhân tạo, các phế phẩm từ các ngành công nghiệp hoặc các nguồn nguyên liệu tự nhiên ít gây ra tác động đến môi trường hơn để thay thế

Với tình hình như trên, công ty đã đề xuất giải pháp là tận dụng nguồn phế phẩm đá nghiền

từ ngành công nghiệp khai thác đá thay thế cho cát sông trong bê tông (gọi tắt là bê tông đá nghiền) Khảo sát các tính chất của bê tông thường và bê tông đá nghiền nhằm rút ra các ưu nhược điểm khi thay thế cát bằng đá nghiền Tìm cách khắc phục nhược điểm, phát huy ưu điểm của bê tông đá nghiền để có thể ứng dụng thực tiễn sản xuất

Chính vì thế, đề tài Thực nghiệm sử dụng đá nghiền làm cốt liệu mịn trong sản xuất bê tông tại công ty VLXD 1828 đã được thực hiện để giúp công ty có một cái nhìn rõ hơn về giải

pháp này

1.3 Nhiệm vụ

Nhằm thực hiện các mục tiêu trên, các nội dung công việc sau đây được dự kiến triển khai trong khuôn khổ luận văn tốt nghiệp bao gồm:

Phân tích thành phần hạt của các nguyên liệu đầu vào

Đưa ra cấp phối phù hợp với nguyên liệu đó

Khảo sát các tính chất của bê tông, quan trọng nhất là: khả năng thi công, cường độ, độ bền dài ngày

Trong quá trình thực hiện rút ra các ưu, nhược điểm của từng loại bê tông và các khắc phục Kết luận xem có thể ứng dụng thực tiễn được hay không Nếu được thì ứng dụng trong các công trình nào

Kết luận về các vấn đề môi trường, kinh tế, điều kiện xây dựng một cách chi tiết

1.4 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài đối với doanh nghiệp và xã hội

 Đối với doanh nghiệp:

Ý nghĩa về mặt kinh tế: Việc khai thác cát ngày càng khó khăn do nguồn tài nguyên ngày càng cạn kiệt cùng những biện pháp nghiêm cấm của nhà nước làm cho giá cát sông bị đẩy lên cao Công ty cũng nằm ở vị trí khá xa so với bãi cát (nhưng lại nằm gần bãi đá Soklu) làm cho chi phí vận chuyển tăng cao Kéo theo đó giá bê tông cũng tăng theo Việc sử dụng

đá nghiền có thể làm giảm ½ chi phí nguyên liệu đầu vào nên giá bê tông cũng sẽ giảm theo Góp phần làm giảm giá các công trình xây dựng Tăng khả năng cạnh tranh về mặt kinh tế của công ty

Bảng 1.1: Giá nguyên liệu đầu vào tính trên 1 m3

250.000đ 200.000đ 150.000đ 300.000đ

 Đối với xã hội:

Ý nghĩa về mặt môi trường: cát sông đang bị khai thác bừa bãi gây sạt lở bờ sông, vì vậy nếu có thể sử dụng đá nghiền thay thế hiệu quả cát sông sẽ giúp hạn chế việc khai thác bừa bãi này Góp phần hạn chế lũ lụt, sạt lở

Hình 1.2 : Khai thác cát trên các con sông

Hình 1.3 : Sạt lở bờ sông do khai thác cát

CHƯƠNG 2: BÊ TÔNG VÀ THÀNH PHẦN CẤU TẠO

Trong bê tông, chất kết dính (xi măng+nước, nhựa đường, phụ gia…) làm vai trò liên kết các cốt liệu thô (đá, sỏi,…đôi khi sử dụng vật liệu tổng hợp trong bê tông nhẹ) và cốt liệu

mịn(thường la cát, đá mạt, đá xay,…) chúng là chất bôi trơn, đồng thời lấp đấy khoảng trống và liên kết giữa các hạt cốt liệu, đôi khi có cả cốt thép Cốt liệu đóng vai trò là bộ khung chịu lực [2]

Hỗn hợp nguyên liệu mới nhào trộn gọi là bê tông tươi hay hỗn hợp bê tông Hỗn hợp bê tông sau khi đóng rắn chuyển sang trạng thái đá gọi là đá bê tông

Bê tông là vật liệu giòn, cường độ chịu nén lớn, cường độc chịu kéo thấp(chỉ bằng 0.1 cường độc chịu nén) Để khắc phục nhược điểm này người ta thường đặt cốt thép vào để tăng khả năng chịu kéo của bê tông trong các kết cấu chịu uốn , chịu kéo Loại bê tông này gọi là bê tông cốt thép

Trong bê tông cốt liệu thường chiếm 80-85%, còn xi măng chiếm 10-20% khối lượng Bê tông là vật liệu giòn, tính đông nhất kém và dị hướng

Bê tông nói chung hiện nay được sử dụng rộng rãi trong xây dựng vì chúng có nhiều ưu điểm như cường độ chịu lực cao, dễ chế tạo được những loại bê tông có cường độ, hình dạng và tính chất khác nhau, giá thành rẻ, khá bền vững đối với thời tiết, nhiệt độ và độ ẩm

Tuy vậy chúng còn tồn tại những nhược điểm như: nặng (pv=2200-2400 kg/m3), cách âm, cách nhiệt kém, khả năng chống ăn mòn yếu, không bền trong môi trường đặc biệt như phèn

2.2 Phân loại

Theo [2], có nhiều cách phân loại khác nhau đối với bê tông, trong đó:

Theo khối lượng thể tích

 Bê tông đặc biệt nặng (pv > 2500kg/m3): chế tạo từ cốt liệu đặc biệt, dùng cho những kết cấu đặc biệt

 Bê tông nặng (pv = 1800-2500kg/m3): chế tạo từ cát, đá, sỏi… dùng cho kết cấu chịu lực thông thường

 Bê tông nhẹ (pv = 500-1800kg/m3): trong đó gồm bê tông nhẹ cốt liệu rỗng (nhân tạo hay tự nhiên), bê tông tổ ong (bê tông khí và bê tông bọt), chế tạo từ hỗn hợp chất kết dính, nước, cấu tử silic nghiền mịn và chất tạo rỗng, các bê tông hốc lớn (không có cốt liệu nhỏ)

 Bê tông đặc biệt nhẹ (pv < 500kg/m3): bê tông tổ ong và bê tông cốt liệu rỗng Theo dạng kết dính:

 Bê tông xi măng

 Bê tông silicat (chất kết dính là vôi)

 Bê tông thạch cao

 Bê tông polime

 Bê tông dùng chất kết dính đặc biệt

Theo dạng cốt liệu:

 Bê tông cốt liệu đặc

 Bê tông cốt liệu rỗng

 Bê tông cốt liệu đặc biệt (chống phóng xạ, chịu nhiệt, chịu axit)

Theo công dụng

 Bê tông thường dùng trong các kết cấu bê tông cốt thép

 Bê tông thủy công dùng để xây đập, kênh, công trình dẫn nước…

 Bê tông xây dựng mặt đường sân bay, lát vỉa hè

 Bê tông dùng cho kết cấu bao che (thường là bê tông nhẹ)

 Bê tông dùng trong công trình đặc biệt như bê tông chịu nhiệt, bê tông bền sunfat,

bê tông chống ăn mòn axit, bê tông chống phóng xạ

 Bê tông trang trí

2.3 Thành phần cấu tạo bê tông

2.3.1 Chất kết dính

Chất kết dính thường dùng nhất trong bê tông hiện nay là xi măng Xi măng là thành phần kết dính liên kết các hạt cốt liệu với nhau tạo cường độ cho bê tông Chất lượng và hàm lượng xi măng là yếu tố quan trọng quyết đinh cường độ chịu lực cho bê tông

Một số xi măng thông dụng hiệ nay: xi măng Portland, xi măng Portland bền sunfat, xi măng Portland xỉ hạt lò cao, xi măng Portland puzolan, xi măng Portland hỗn hợp, xi măng ít tỏa nhiệt…

Hình 2.1 : Một số loại xi măng thông dụng trên thị trường hiện nay

mác thấp để chế tạo bê tông mác cao thì lượng xi măng sử dụng sẽ tăng nên không đảm bảo về mặt kinh tế Nếu dùng xi măng mác cao để chế tạo bê tông mác thấp thì lượng xi măng tính toán sẽ rất thấp không đủ để liên kết toàn bộ cốt liệu trong bê tông, mặt khác hiện tượng phân tầng trong bê tông dễ xảy ra, gây nhiều tác hại xấu cho bê tông Vì vậy cần phải tránh dùng xi măng mác thấp để chế tạo bê tông mác cao và ngược lại

2.3.2 Cốt liệu thô

Cốt liệu thô là thành phần chính tạo ra bộ khung chịu lực cho bê tông Các loại thường được dùng nhiều nhất hiện nay là đá dăm và sỏi Sỏi có đặc điểm là hạt tròn nhẵn, độ rỗng và diện tích mặt ngoài nhỏ nên ít hút nước, ít tốn xi măng mà vẫn dễ đầm, dễ đổ, nhưng lực dính kết với vữa xi măng nhỏ nên cường độ của bê tông thấp hơn dùng đá dăm

Thường thì kích thước tối đa của cốt liệu không lớn hơn 25mm để đảm bảo cường độ cho

bê tông Vì kích thước hạt cốt liệu quá lớn sẽ làm hỗn hợp bê tông bị phân lớp, các thành phần hỗn hợp khó hòa trộn đồng đều

Yêu cầu kỹ thuật của cốt liệu lớn được đặc trưng bởi các chỉ tiêu cường độ nén dập, thành phần hạt, hàm lượng hạt thoi dẹt, hàm lượng bụi sét bẩn, độ ẩm và độ hút nước

Hình 2.2: Sỏi và đá dùng trong cấp phối bê tông Qui trình khai thác đá

Các mỏ đá sau khi sau khi được bốc lớp đất phủ và xử lý những viên đá mồ côi (đá rời) sẽ được các thợ khai thác mỏ và các nhân viên kỹ thuật lắp đặt thuốc nổ phù hợp Các viên đá sau khi được nổ tùy theo kích thước sẽ được xử lý khác nhau Các viên có hình tương đối góc cạnh, vuông vức sẽ được đẻo để tạo thành những viên đá lớn dùng để lót đường hoặc làm bậc tam cấp Phần lớn sẽ được đập nhỏ sơ bộ sau đó đưa vào nhà máy nghiền sàn tạo thành các sản phẩm như đá 4x6, 1x2, mi sàn, mi bụi…Các sản phẩm sẽ được vận chuyển đến các nhà máy, công trường tiêu thụ

Hình 2.3: Công trường khai thác đá

2.3.3 Cốt liệu mịn

Cốt liệu mịn là thành phần có vai trò lấp đầy lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu lớn (đá, sỏi) và

Cốt liệu mịn dùng để chế tạo bê tông là những hạt có kích thước từ 0.15 đến 4.75mm (ASTM C136-06) thường được gọi là cát

Chất lượng của cát để chế tạo bê tông nặng phụ thuộc chủ yếu vào thành phần hạt, modul

độ lớn, hàm lượng tạp chất và độ hút nước Cốt liệu mịn đạt yêu cầu thường phải có hạt bền, cứng và sạch, không lẫn bụi, bùn, sét, chất hữu cơ và những tạp chất khác

2.3.4 Nước

Nước là thành phần giúp cho xi măng phản ứng tạo ra các sản phẩm thủy hóa làm cho cường độ bê tông tăng lên Nước còn tạo ra độ lưu động cần thiết cho hỗn hợp bê tông để quá trình thi công được dễ dàng

Nước để chế tạo bê tông phải đảm bảo chất lượng tốt, không gây ảnh hưởng xấu đến thời gian đông kết và đóng rắn của xi măng và không gây ăn mòn cho cốt thép

Nước dùng là loại nước dùng trong sinh hoạt như nước máy, nước giếng

Tùy theo mục đích sử dụng, lượng muối hòa tan, lượng ion sunfat, clo và lượng cặn không tan không vượt quá các giá trị qui định của TCVN 4506-1987

2.3.5 Phụ gia

Phụ gia bê tông là những hợp chất vô cơ, hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp nhân tạo mà khi cho một lượng nhỏ vào hỗn hợp bê tông sẽ làm thay đổi tính chất công nghệ của hỗn hợp bê tông hay tính chất sử dụng của đá bê tông theo ý muốn

Ngày nay, việc sử dụng rộng rãi bê tông, xi măng cùng với sự phát triển của công nghiệp hóa học đã làm thay đổi tính chất công nghệ trong sản xuất và sử dụng bê tông Hàng loạt chất

đã được nghiên cứu sử dụng làm phụ gia trong bê tông Tại các nước phát triển, 80% bê tông

có sử dụng chất phụ gia Việc sử dụng các loại phụ gia thực sự đã trở thành một cuộc cách mạng trong lĩnh vực sản xuất và sử dụng bê tông được nhiều người, nhiều ngành nghề đặc biệt quan tâm nghiên cứu nhằm tìm kiếm và phát huy những khả năng mới của phụ gia Bằng việc

sử dụng những phụ gia khác nhau người ta có thể chế tạo ra được bê tông có cường độ rất cao,

có độ đặc chặt, khả năng chống thấm và dẻo cao

Có thể phân loại phụ gia như sau:

 Phụ gia giảm nước-hóa dẻo

 Phụ gia tác dụng đến thời gian ninh kết (tăng hoặc giảm thời gian ninh kết)

 Phụ gia siêu dẻo loại 1(giảm nước 10%) là phụ gia gốc Lignosulphonate(LS) là loại phụ gia siêu dẻo thế hệ đầu, gốc của chúng là loại cao phân tử tự nhiên, thành phần chủ yếu là gỗ và xenlulo, hiệu quả giảm nước thấp

 Phụ gia siêu dẻo loại 2 (giảm nước 25-30%) gồm 3 loại:

 Phụ gia siêu dẻo Polyme gốc sulphonate melamine (MFS): có gốc ure và formaldehyde có thể giảm nước tối đa được 25 % Tính năng của loại phụ gia này cho cường độ sớm, thời gian thi công ngắn khi tỷ lệ N/X thấp và trong điều kiện khí hậu nóng

 Phụ gia gốc Naphthalenesulphonate (BNS) thu được khi chưng cất than đá, giảm nước tới 25% loại phụ gia này cải thiện được tính linh động của bê tông nhưng lại làm giảm cường độ ban đầu

 Phụ gia siêu dẻo gốc Polycarboxylate (PC) là loại sản phẩm từ dầu thô Loại này có thể giảm nước tới 30% Loại phụ gia này có thể điều chỉnh có hiệu quả thời gian ninh kết, nâng cao khả năng tương thích với các loại xi măng hỗn hợp

 Phụ gia siêu dẻo loại 3 ( giảm nước 40%) gốc polycarboxylate (PC) là gốc cao phân tử tổng hợp Nó có thể giảm nước tới 40% Đặc tính của loại phụ gia này có thể đáp ứng những yêu cầu đặc biệt Với tỷ lệ N/X thấp, duy trì được tính linh động của bê tông lâu và bê tông đạt cường độ cao Ngày nay người ta đã dùng rộng rãi loại phụ gia polyme thế hệ mới có nhiều tính năng ưu việt này để sản xuất bê tông có chất lượng cao hơn

Hình 2.4 : Một số loại phụ gia cho bê tông

2.4 Lý thuyết thiết kế cấp phối

Bước 2 : Xác định lượng nước trộn ban đầu

Bảng 2.2 : Lượng nước tiêu chuẩn tương ứng với kích thước hạt

17-20 Theo ĐS 9-10 + dẻo hóa, theo ĐS 7-8 + dẻo hóa cao, theo Đs 5-6 + siêu dẻo

Ghi chú : Khi cát có Mô đun >3 : giảm 5 lít nước

Bước 3 : Tính tỉ lệ xi măng –nước : X/N

- Khi X/N  2.5 : X/N=(Rn/A.Rx) + 0.5

- Khi X/N > 2.5 : X/N=(Rn/A.Rx) - 0.5

- Trong đó :

Rn = ( mác BT) x (hệ số an toàn) + 1.1 đối với trạm trộn + 1.15 đối với trộn thủ công

Rx : cường độ thực tế của XM 28 ngày Mpa

Hệ số tra A và A1 đối với xi măng porland hỗn hợp thử theo TCVN 6061 : 1997 thì

Pvd : khối lượng thể tích xốp, (g/m3)

Pd : khối lượng riêng cốt liệu lớn, (2.66 – 2.68 g/m3 : đá dăm)

Px : khối lượng riêng xi măng, ( 3.1g/m3)

Pn : khối lượng riêng của nước, 1g/cm3

Pc : khối lượng riêng của cát, g/cm3 (2.62 – 2.65 d/cm3)

Bước 7 : Xây dựng ba thành phần cấp phối :

- Thành phần 1 : là thành phần cơ bản như trên

- Thành phần 2 : tăng 10% hàm lượng xi măng như 1 và hiệu chỉnh lại cát đá như bước 5 và 6

- Thành phần 3 : giảm 10% hàm lượng

(Theo nguyên tắc cộng thêm 1 lít nước khi tăng thêm 10kg xi măng)

Bước 8 : Hiệu chỉnh lượng cốt liệu theo lượng hạt >5mm và độ ẩm

- Theo hàm lượng hạt :

Chc = C x ( 1 + x/100) trong đó x = Lương hạt > 5mm Dhc = D – (Chc – C)

- Theo độ ẩm :

Ctt = C x ( 1 + Wc/100) Dtt = D x ( 1 + Wd/100

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ

NGUYÊN LIỆU

Nhằm khảo sát các tính chất của bê tông thường và bê tông đá nghiền để rút ra các ưu nhược điểm khi thay thế cát bằng đá nghiền Tìm cách khắc phục các nhược điểm, phát huy các ưu điểm của bê tông đá nghiền để có thể ứng dụng thực tiễn sản xuất Tiến trình được trình bày dưới đây phù hợp với điều kiện thực tế sản xuất tại công ty

3.1 Quy trình nghiên cứu

SƠ ĐỒ QUY TRÌNH NGHIÊN CỨU

Hình 3.1: Sơ đồ quy trình nghiên cứu Thuyết minh qui trình:

Bước 1: Phân tích đặc tính và thành phần của nguyên liệu đầu vào

- Phụ gia

Bước 2:Thiết kế các cấp phối Mác 300 có và không có phụ gia sikament NN

Bước 3: Trộn hỗn hợp cấp phối Sau khi trộn kiểm tra các thông số như: độ sụt, tổn thất độ sụt…

Bước 4: Đúc mẫu, bảo dưỡng và đo cường độ chịu nén

- Máy đo cường độ bê tông

Khuôn đúc mẫu Bàn rung

- Trước khi tạo mẫu phải quét 1 lớp dầu lên khuôn và bàn rung để khi tháo khuôn thì mẫu không bị hư hỏng và giúp việc vệ sinh được dễ dàng

- Cân khối lượng đá 1x2, mi sàn, mi bụi, cát, nước theo cấp phối ở trên

- Sau khi trộn xong tiến hành đo độ sụt

- Mỗi lần đúc 2 tổ mẫu Mỗi tổ mẫu gồm 3 viên kích thước 150x150x150 mm

- Sử dụng phương pháp rung để làm chặt mẫu

Hình 3.2: Mẫu sau khi tạo

- Sau khi đỗ mẫu 1 ngày thì lấy mẫu ra bảo dưỡng ẩm trong 3, 7, 28 ngày

Hình 3.3: Bể bảo dưỡngmẫu

- Sau khi bảo dưỡng 3, 7, 28 ngày ta lần lượt đo cường độ các mẫu

Bước 5: Phân tích cấu trúc vi mô bằng việc hụp ảnh SEM với các độ phóng đại từ

100-20000 lần

Bước 6: So sánh các thông số đặc tính sản phẩm

Bước 7: Kết luận loại cốt liệu và cấp phối sử dụng

3.2 Các tiêu chuẩn và phương pháp thử nghiệm, phân tích sử dụng

3.2.1 Phương pháp thử đối với xi măng

- Xác định độ mịn theo TCVN 4030-2003

- Xác định độ dẻo tiêu chuẩn theo TCVN 6017-1995

- Xác định thời gian đông kết theo TCVN 6017-1995

- Xác định khối lượng riêng theo TCVN 4030-2003

- Xác định độ ổn định thể tích theo TCVN 6017-1995

- Xác định độ dẻo tiêu chuẩn theo TCVN 6017-1995

- Xác định hàm lượng mất khi nung theo TCVN 141-1998

- Xác định cường độ nén, cường độ theo TCVN 6016-195

- Tiêu chuẩn đánh giá TCVN 2682-2009

3.2.2 Phương pháp thử đối với cát, đá nghiền

- Xác định thành phần hạt và modul độ lớn bằng phương pháp sàng theo ASTM C136-06 (xem phụ lục trang )

- Xác định hàm lượng bụi bùn sét theo ASTM C117-04

- Xác định khối lượng thể tích xốp và độ rỗng theo ASTM C29-06

- Xác định khối lượng riêng, khối lượng thể tích, độ hút nước theo ASTM C128-06

- Tiêu chuẩn đánh giá ASTM C33

3.2.3 Phương pháp thử đối với đá

- Xác định thành phần hạt và modul độ lớn bằng phương pháp sàng theo ASTM C136-06

- Xác định hàm lượng bụi bùn sét theo ASTM C117-04

- Xác định khối lượng thể tích xốp và độ rỗng theo ASTM C29-06

- Xác định khối lượng riêng, khối lượng thể tích, độ hút nước theo ASTM C127-06

- Tiêu chuẩn đánh giá 7572-13

- Tiêu chuẩn đánh giá ASTM C33

3.2.4 Phương pháp thử đối vối bê tông tươi

- Xác định độ sụt và tổn thất sụt theo ASTM C143-05A

- Xác định khối lượng thể tích và hàm lượng bọt khí theo ASTM C138-01A, ASTM

C231-04

- Xác định độ tách nước và vữa theo TCVN 3109-1993

3.2.5 Phương pháp thử đối với đá bê tông

- Xác định cường độ chịu nén theo ASTM C39-05

- Xác định cường độ chịu uốn theo ASTM C78-02

- Xác định khối lượng thể tích theo TCVN 3115-1993

- Xác định khối lượng riêng theo TCVN 3112-1993

- Xác định độ hút nước theo TCVN 3113-1993

- Xác định độ mài mòn theo TCVN 3114-1993

3.2.6 Kính hiển vi điện tử quét - SEM:

Mục đích: Xem cấu trúc vi mô của sản phẩm như: lỗ xốp, hình dạng các khoáng C-S-H, xem đường biên giới hạt và sự liên kết giữa đá và xi măng

Tiến hành và đánh giá: Xem phụ lục trang 78

3.2.7 Nhiễu xạ tia X - XRD

Mục đích: Định tính và định lượng các khoáng C-S-H

Tiến hành và đánh giá: Xem phụ lục trang 78

3.2.8 Các thí nghiệm dành cho cốt liệu mịn

Xem phụ lục trang 81

3.2.9 Các thí nghiệm dành cho cốt liệu thô

 Thứ nhất, cường độ xi măng cao Tính chất này tạo ra sản phẩm bê tông, vữa có cường độ

cao, rút ngắn thời gian thi công hoặc giảm lượng xi măng cần dùng

 Thứ hai, tính công tác tốt giúp cho vữa, bê tông dẻo hơn, làm cho công nhân thi công dễ

dàng Đặc điểm này đóng vai trò quan trọng trong công tác hoàn thiện khi xây nhà: trát, láng, ốp, lát

 Thứ ba, chất lượng ổn định Đây là đặc tính quan trọng trong việc tiến hành thí nghiệm với

số lượng mẫu nhiều trong thời gian lâu

Hình 3.4: Xi măng Nghi Sơn PCB dân dụng Bảng 3.1: Tính chất cơ lý của xi măng Nghi Sơn PCB dân dụng

Nhận xét: Xi măng Nghi Sơn PCB 40 dân dụng rất phù hợp cho việc sử dụng trong các thí nghiệm của công ty

Nhận xét: Do thành cốt liệu thô vẫn chưa đạt tiêu chuẩn ATSM C33 nên ta thực hiện phân tích

Biểu đồ 3.2: Phân bố thành phần hạt của đá 1x2 lần 2 Nhận xét: Thành cốt liệu thô đạt tiêu chuẩn ATSM C33 nên ta lấy số liệu trên để thiết kế cấp phối cho bê tông

3.3.3 Cát sông (cốt liệu mịn)

Thông số kỹ thuật của cát sông

Khối lượng riêng: 2640 kg/m3

 Khối lượng thể tích xốp: 1450 kg/m3

 Độ hút nước: 0.47 %

 Hàm lượng bụi, sét: 0.95 %