Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ pha trộn tổ hợp chất kết dính đa thành phần đến tính chất bê tông tính năng rất cao (vhpc)

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TỶ LỆ PHA TRỘN TỔ HỢP CHẤT KẾT DÍNH ĐA THÀNH PHẦN ĐẾN TÍNH CHẤT BÊ TƠNG TÍNH NĂNG RẤT CAO (VHPC) Mã số: T2022-06-22 Chủ nhiệm đề tài: ThS Đoàn Vĩnh Phúc Đà Nẵng, 11/2023 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TỶ LỆ PHA TRỘN TỔ HỢP CHẤT KẾT DÍNH ĐA THÀNH PHẦN ĐẾN TÍNH CHẤT BÊ TƠNG TÍNH NĂNG RẤT CAO (VHPC) Mã số: T2022-06-22 Xác nhận quan chủ trì đề tài Chủ nhiệm đề tài KT HIỆU TRƯỞNG PHÓ HIỆU TRƯỞNG PGS TS Võ Trung Hùng Đoàn Vĩnh Phúc DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU STT Họ tên Đơn vị công tác lĩnh vực chuyên môn TS Nguyễn Tấn Khoa Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật, TS Võ Duy Hải Kỹ thuật vật liệu xây dựng PGS.TS Nguyễn Thế Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật, Kỹ thuật vật liệu xây dựng Dương Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật, Kết cấu cơng trình T22-06-22 i MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Nội dung nghiên cứu .2 Phạm vi nghiên cứu .2 Phương pháp nghiên cứu .2 Kết cấu đề tài Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn đề tài CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Giới thiệu bê tơng tính cao bê tơng tính cao 1.1.1 Khái niệm phân loại loại bê tơng tính cao bê tơng tính cao .4 1.1.2 Vi cấu trúc hồ xi măng HPC .6 1.1.3 Đặc tính co ngót HPC 1.1.4 Đặc tính cường độ HPC 1.1.5 Đặc tính độ bền HPC 11 1.2 Tổng quan nghiên cứu bê tơng tính cao giới .12 1.3 Tổng quan nghiên cứu bê tơng tính cao Việt Nam 20 1.4 Kết luận .23 CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU CHẾ TẠO VÀ KẾ HOẠCH THÍ NGHIỆM BÊ TƠNG HẠT NHỎ TÍNH NĂNG CAO 25 2.1 Vật liệu chế tạo 25 2.1.1 Xi măng 25 2.1.2 Cốt liệu nhỏ .26 2.1.3 Phụ gia khoáng 28 2.1.4 Phụ gia siêu dẻo 29 2.2 Kế hoạch thí nghiệm 29 2.2.1 Thiết kế thành phần bê tông hạt nhỏ tính cao 29 2.2.2 Chọn thành phần cấp phối loại bê tông nghiên cứu 29 2.2.3 Phương pháp thí nghiệm tính chất bê tơng .30 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN, CƯỜNG ĐỘ KÉO UỐN VÀ ĐỘ CO NGĨT CỦA BÊ TƠNG HẠT NHỎ TÍNH NĂNG CAO SỬ DỤNG TỔ HỢP CHẤT KẾT DÍNH ĐA THÀNH PHẦN 33 3.1 Công tác đúc bảo dưỡng 33 3.2 Thí nghiệm xác định tính chất hỗn hợp bê tơng tươi .34 3.3 Thí nghiệm xác định cường độ nén, cường độ kéo uốn bê tơng hạt nhỏ tính cao 37 3.4 Thí nghiệm xác định độ rỗng bê tông hạt nhỏ tính cao 45 3.5 Thí nghiệm xác định độ co ngót bê tơng .48 3.6 Một số ứng dụng bê tơng hạt nhỏ tính cao đề xuất cấp phối bê tông tối ưu .50 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 THUYẾT MINH ĐỀ TÀI KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HỌP ĐỒNG TRIỂN KHAI ĐỀ TÀI PHỤ LỤC HỢP ĐỒNG DANH MỤC MINH CHỨNG MINH CHỨNG ĐÍNH KÈM DANH MỤC BẢNG Bảng 1 Phân loại bê tông theo cường độ [31] Bảng Thành phần cấp phối bê tông chất lượng siêu cao [32] 20 Bảng Thành phần cấp phối loại bê tơng tính cao sử dụng xỉ lò cao tro trấu 22 Bảng Cường độ chịu nén cấp phối bê tông cường độ cao .22 Bảng Thành phần cấp phối bê tơng tính cao sử dụng nano silic 23 Bảng Thành phần hóa xi măng, tro bay, xỉ lò cao nghiền mịn silica fume25 Bảng 2 Các tiêu cơ, lý xi măng PC50 Sông Gianh 26 Bảng Các tiêu vật lý hóa học cát sông 26 Bảng Các tiêu cơ, lý tro bay Vũng Áng 28 Bảng Các tiêu chất lượng XL S95 Hòa Phát Dung Quất .28 Bảng Các tiêu phụ gia siêu dẻo Basf 8713 29 Bảng Thành phần hạt hỗn hợp bê tơng hạt nhỏ tính cao 30 Bảng Độ chảy hỗn hợp bê tơng hạt nhỏ tính cao 35 Bảng Cường độ chịu nén loại BTHN 7, 28 90 ngày tuổi .37 Bảng 3 Cường độ kéo uốn loại BTHNTNC 7, 28 90 ngày tuổi 39 Bảng Độ rỗng loại BTHNTNC .45 Bảng Độ co ngót loại BTHNTNC theo thời gian 48 DANH MỤC HÌNH Hình 1 Giản đồ vi cấu trúc hai loại hồ xi măng có tỷ lệ N/XM khác [4] Hình Cấu trúc vi mơ bê tông với tỷ lệ N/XM cao: (a) độ rỗng cao không đồng nhất; (b) tinh thể định huớng Ca(OH)2 cốt liệu, (c) tinh thể CH Hình Cấu trúc vi mơ HPC: độ rỗng thấp đồng nhất, (a) khơng có vùng chuyển tiếp cốt liệu đá xi măng, (b) đặc đá xi măng HPC có khí Hình Quan hệ cường độ bê tông tỷ lệ N/XM với xi măng tiêu chuẩn 10 Hình Sự diễn biến tính chất học bê tơng cường độ cao .11 Hình Tối ưu lượng thay OPC với MK(a) SF(b) 13 Hình Ảnh hưởng hàm lượng NS SF[20] đến cường độ chịu nén bê tông 14 Hình Cường độ chịu nén cường độ kéo uốn HPC sử dụng RHA [46] .15 Hình Ảnh hưởng cốt liệu đến cường độ chịu nén HPC [47] 16 Hình 10 Ảnh hưởng lượng sợi thép đến cường độ chịu nén bê tông với tỷ lệ thay cốt liệu 28% 17 Hình 11 Tính chất học mẫu CF-HPC điều kiện bảo dưỡng khác nhau: a) cường độ chịu nén b) cường độ kéo uốn [24] 18 Hình 12 Quan hệ tỷ lệ N/CKD cường độ chịu nén 18 Hình 13 Sự phát triển cường độ chịu nén 19 Hình 14 Ảnh hưởng silica fume đến cường độ chịu nén bê tông chất lượng siêu cao 28 ngày tuổi [32] 21 Hình 15 Sự thay đổi độ sụt loại bê tơng tính cao .22 Hình 16 ảnh hưởng hàm lượng nano silic đến cường độ chịu nén cường độ ép chẻ bê tơng tính cao [21] 23 Hình Thành phần hạt cốt liệu cấp phối bê tông hạt nhỏ .27 Hình Một số loại khn đúc mẫu thí nghiệm .33 Hình Cơng tác trộn đúc mẫu loại BTHN 34 Hình 3 Thí nghiệm đo độ sụt 35 Hình Ảnh hưởng hàm lượng tro bay đến độ chảy hỗn hợp bê tơng hạt nhỏ tính cao sử dụng tổ hợp chất kết dính xi măng, xỉ lị cao, tro bay 36 Hình Ảnh hưởng hàm lượng Silica Fume đến độ chảy hỗn hợp bê tơng hạt nhỏ tính cao sử dụng tổ hợp chất kết dính xi măng, tro bay, Silica fume 36 Hình Ảnh hưởng hàm lượng xỉ lò cao đến độ chảy hỗn hợp bê tơng tính cao sử dụng tổ hợp chất kết dính xi măng, xỉ lị cao, silica fume .37 Hình Ảnh hưởng hàm lượng tro bay đến cường độ chịu nén BTHNTNC sử dụng tổ hợp chất kết dính xi măng, xỉ lị cao, tro bay 40 Hình Ảnh hưởng hàm lượng tro bay đến cường độ chịu kéo uốn BTHNTNC sử dụng tổ hợp chất kết dính XM, XL, TB 40 Hình Ảnh hưởng hàm lượng silica fume đến cường độ chịu nén BTHNTNC sử dụng tổ hợp chất kết dính XM, TB, SF .41 Hình 10 Ảnh hưởng hàm lượng silica fume đến cường độ kéo uốn BTHNTNC sử dụng tổ hợp chất kết dính XM, TB, SF 42 Hình 11 Ảnh hưởng hàm lượng xỉ lị cao đến cường độ chịu nén bê tơng hạt nhỏ tính cao sử dụng tổ hợp chất kết dính XM, XL, SF .43 Hình 12 Ảnh hưởng hàm lượng xỉ lò cao đến cường độ kéo uốn bê tơng hạt nhỏ tính cao sử dụng tổ hợp chất kết dính XM, XL, SF .43 Hình 13 Ảnh hưởng lượng tro bay đến độ rỗng bê tơng hạt nhỏ tính cao sử dụng tổ hợp chất kết dính XM, XL, TB 46 Hình 14 Ảnh hưởng hàm lượng SF đến độ rỗng hỗn hợp bê tơng hạt nhỏ tính cao sử dụng tổ hợp chất kết dính XM,TB, SF .47 Hình 15 Ảnh hưởng hàm lượng xỉ lò cao đến độ rỗng hỗn hợp bê tơng hạt nhỏ tính cao sử dụng tổ hợp chất kết dính XM, XL, SF .47 Hình 16 Ảnh hưởng lượng tro bay đến độ co ngót bê tơng hạt nhỏ tính cao sử dụng tổ hợp chất kết dính X, XL, TB 48 Hình 17 Ảnh hưởng hàm lượng SF đến độ co ngót bê tơng hạt nhỏ tính cao sử dụng tổ hợp chất kết dính XM,TB, SF 49 Hình 18 Ảnh hưởng hàm lượng xỉ lị cao đến độ co ngót bê tơng hạt nhỏ tính cao sử dụng tổ hợp chất kết dính XM, XL, SF 50 Hình 19 Một số ứng dụng bê tơng hạt nhỏ tính cao nghiên cứu 51 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU BTCTNC : Bê tơng cát tính cao BĐV : Bột đá vôi BTHN : Bê tơng hạt nhỏ BTHNTNC : Bê tơng hạt nhỏ tính cao BTHNTNRC : Bê tơng hạt nhỏ tính cao BTT : Bê tông thường CKD : Chất kết dính ĐC : Đối chứng HM : Hạt mịn HSC : Bê tông cường độ cao HTS : Nhiệt độ cao MS : Muội silic N/CKD : Tỷ lệ nước chất kết dính PGK : Phụ gia khống RHA : Tro trấu OPC : Xi măng Pooc lăng SCM : Vật liệu bổ sung cho xi măng SEM : Kính hiển vi điện tử SLC : Bê tông tự chảy TB : Tro bay TRT : Tro trấu XL : Xỉ lị cao nghiền mịn HPC : Bê tơng tính cao VHPC : Bê tơng tính cao UHPC : Bê tơng siêu tính ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ Độc lập - Tự - Hạnh phúc THUẬT THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thông tin chung: - Tên đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ pha trộn tổ hợp chất kết dính đa thành phần đến tính chất bê tơng tính cao (VHPC) - Mã số: T2022 - 06 - 22 - Chủ nhiệm: Đoàn Vĩnh Phúc - Thành viên tham gia: Nguyễn Tấn Khoa, Võ Duy Hải, Nguyễn Thế Dương - Cơ quan chủ trì: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật - Thời gian thực hiện: từ 3/2023 đến 11/2023 Mục tiêu: Nghiên cứu chế tạo loại bê tơng tính cao có cường dộ chịu nén đạt 80 MPa Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ pha trộn tổ hợp chất kết dính đa thành phần đến số tính chất bê tơng tính cao Đề xuất khả ứng dụng bê tơng tính cao cho số kết cấu phù hợp cơng trình xây dựng Tính sáng tạo: Bê tơng hạt nhỏ tính cao (BTHNTNC) với ưu đặc tính cường độ, độ bền dễ dàng thi công giúp mang lại khả ứng dụng rộng rãi dạng cơng trình xây dựng có kết cấu đại, yêu cầu tính thẫm mỹ, độ bền cao Sự kết hợp đồng thời loại phụ gia khoáng với để chế tạo BTHNTNC cần thiết giúp giảm lượng xi măng sử dụng phát huy hiệu loại phụ gia khoáng tổ hợp chất kết dính gồm : xi măng- xỉ lò cao- tro bay; xi măng-tro bay- silica fume; xi măng-xỉ lò cao- silica fume nghiên cứu xác định ảnh hưởng loại phụ gia khoáng đến số tính chất BTHNTNC đề xuất tỷ lệ phụ gia khoáng phù hợp cho tổ hợp chất kết dính tương ứng Tóm tắt kết nghiên cứu: BTHNTNC với tổ hợp CKD gồm XM, XL(30%), TB(0-30%) có xu hướng tăng tính cơng tác, giảm cường độ chịu nén, cường độ kéo uốn giảm độ rỗng tăng tỷ lệ sử dụng tro bay thay xi măng BTHNTNC với tổ hợp chất kết dính gồm XM, TB(20%), SF(0-15%) tối ưu tính cơng