Nghiên cứu cải thiện độ bền axit của bê tông hạt nhỏ trong xây dựng công trình ở môi trường xâm thực công nghiệp

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 CẢI THIỆN ĐỘ BỀN AXIT CỦA BÊ TÔNG HẠT NHỎ TRONG XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH Ở MƠI TRƯỜNG XÂM THỰC CÔNG NGHIỆP Mã số: T2021-06-24 Chủ nhiệm đề tài: TS Nguyễn Tấn Khoa Đà Nẵng, 11/2022 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 CẢI THIỆN ĐỘ BỀN AXIT CỦA BÊ TÔNG HẠT NHỎ TRONG XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH Ở MƠI TRƯỜNG XÂM THỰC CÔNG NGHIỆP Mã số: T2021-06-24 Xác nhận quan chủ trì đề tài Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên, đóng dấu) (ký, họ tên) DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI ThS Phạm Thị Hoàng Lý: trường Đại học Bách Khoa- Đại học Đà Nẵng Email: phamhoangly@gmail.com Điện thoại: 0906.563.956 T21-06-24 i MỤC LỤC MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài .1 Mục tiêu nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu .2 Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu Kết cấu đề tài .2 Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn đề tài Chương TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổn g quan nghiên cứu bê tông hạt nhỏ .4 1.1.1 Định nghĩa bê tông hạt nhỏ 1.1.2 Phân loại bê tông hạt nhỏ .4 1.1.3 Nguyên tắc phối tạo bê tông hạt nhỏ 1.1.4 Các nghiên cứu bê tơng hạt nhỏ ngồi nước .5 1.2 T quan nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện xâm thực axit mơi trường cơng nghiệp đến tính chất bê tông 14 1.2.1 Cơ chế phá hoại công axit bê tông 14 1.2.2 Các nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện xâm thực axit đến tính chất bê tông 15 1.3 Các giải pháp cải thiện độ bền kháng axit bê tơng .18 1.4 Phân tích lựa chọn vật liệu sử dụng để cải thiện độ bền kháng axit bê tông hạt nhỏ 19 1.5 Kết luận chương 22 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU CHẾ TẠO VÀ KẾ HOẠCH THÍ NGHIỆM CÁC LOẠI BÊ TƠNG HẠT NHỎ CÓ ĐỘ BỀN KHÁNG AXIT 23 2.1 Vật liệu sử dụng chế tạo bê tông hạt nhỏ 23 2.1.1 Xi măng .23 2.1.2 Cốt liệu nhỏ 24 2.1.3 Phụ gia khoáng 25 2.1.4 Phụ gia siêu dẻo 26 2.2 Thiết kế thành phần bê tông hạt nhỏ .26 2.2.1 Lý thuyết phương pháp thiết kế thành bê tông tông hạt nhỏ .26 2.2.2 Xác định cường độ yêu cầu bê tông yêu cầu khác bê tông cho cơng trình biển 28 2.2.3 Trình tự thiết kế thành phần bê tông hạt nhỏ .29 2.2.4 Thiết kế thành phần loại bê tông hạt nhỏ .30 2.2.5 Chọn thành phần cấp phối loại bê tông nghiên cứu 33 2.3 Công tác đúc bảo dưỡng mẫu bê tông hạt nhỏ 33 2.4 Phương pháp thí nghiệm .35 2.5 Kết luận Chương 36 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MÔI TRƯỜNG AXIT ĐẾN TÍNH CHẤT ĐĨNG RẮN CỦA BÊ TƠNG HẠT NHỎ VÀ ĐỀ XUẤT CẤP PHỐI BÊ TÔNG HẠT NHỎ CĨ ĐỘ BỀN KHÁNG AXIT CHO CÁC CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG TRONG MÔI TRƯỜNG XÂM THỰC CÔNG NGHIỆP .38 3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng môi trường axit đến tính chất độ hút nước loại bê tông hạt nhỏ 38 3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng mơi trường axit đến xói mịn bề mặt suy giảm khối lượng loại bê tông hạt nhỏ 41 3.3.Nghiên cứu ảnh hưởng môi trường axit đến suy giảm cường độ chịu nén cường độ kéo uốn loại bê tông hạt nhỏ 44 3.4 Phân tích hiệu kinh tế, môi trường loại bê tông hạt nhỏ sử dụng PGK để cải thiện tính chất độ bền kháng axit 49 3.4.1 Phân tích hiệu kinh tế 49 3.4.2 Phân tích hiệu môi trường 51 3.5 Đề xuất cấp phối bê tơng hạt nhỏ có độ bền kháng axit cao cho cơng trình xây dựng mơi trường xâm thực công nghiệp .51 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 54 DANH MỤC BẢNG Bảng Thành phần hóa xi măng, tro bay xỉ lò cao nghiền mịn 23 Bảng 2 Các tiêu cơ, lý xi măng PCB40 Nghi Sơn .23 Bảng Các tiêu vật lý hóa học cát nghiền cát mịn 24 Bảng Thành phần cấp phối cốt liệu cấp phối bê tông hạt nhỏ .24 Bảng Các tiêu cơ, lý tro bay Vĩnh Tân 25 Bảng Các tiêu chất lượng XL S95 Hòa Phát Dung Quất 26 Bảng Các tiêu phụ gia siêu dẻo Basf 8713 26 Bảng Cường độ chịu nén đặc trưng cường độ chịu nén trung bình dự kiến BTHN nghiên cứu 29 Bảng Thành phần cấp phối hỗn hợp bê tông hạt nhỏ .33 Bảng Độ hút nước loại bê tông hạt nhỏ dưỡng hộ nước .38 Bảng Độ hút nước loại bê tông hạt nhỏ dưỡng hộ nước dung dịch axit H2SO4 5% 38 Bảng 3 Kết thay đổi khối lượng loại BTHN môi trường axit H2SO4 5% theo thời gian 41 Bảng Cường độ chịu nén loại BTHN điều kiện dưỡng hộ nước dung dịch axit H2SO4 5% 44 Bảng Cường độ kéo uốn loại BTHN điều kiện dưỡng hộ nước dung dịch axit H2SO4 5% 47 Bảng Giá thành loại bê tông hạt nhỏ có tỷ lệ N/CKD 0,32 49 Bảng Giá thành loại bê tông hạt nhỏ có tỷ lệ N/CKD 0,32 50 Bảng Bảng phân tích đặc tính kỹ thuật kinh tế loại BTHN sử dụng điều kiện xâm thực axit .52 DANH MỤC HÌNH Hình 1 Ngọn đèn biển cảng Said .6 Hình Đường tàu điện ngầm St Petersburg, nguồn [76] Hình Đường bê tông cát : La teste et Le Pyla, tỉnh Aquitaine Hình Bê tơng cát dùng cơng trình xây dựng, giao thơng Nguồn [76] 11 Hình Bê tơng cát dùng cho cơng trình ngầm, điêu khắc nguồn [76] 11 Hình Thành phần hạt cốt liệu cấp phối bê tông hạt nhỏ 25 Hình 2 Một số loại khn đúc mẫu thí nghiệm 34 Hình Cơng tác trộn đúc mẫu loại bê tông hạt nhỏ 35 Hình Độ hút nước loại BTHN mơi trường nước 39 Hình Độ hút nước loại BTHN môi trường axit H2SO4 5% 39 Hình 3 Sự bào mòn bề mặt loại BTHN dung dịch H2SO4 5% 28 ngày .41 Hình Sự bào mịn bề mặt loại BTHN dung dịch H2SO4 5% 90 ngày .41 Hình Sự thay đổi khối lượng loại BTHN môi trường axit H2SO4 5% .42 Hình Cường độ chịu nén loại BTHN môi trường nước 44 Hình Cường độ chịu nén loại BTHN dung dịch H2SO4 5% 45 Hình Cường độ kéo uốn loại BTHN mơi trường nước 47 Hình Cường độ kéo uốn loại BTHN dung dịch H2SO4 5% 48 Hình 10 Giá thành loại bê tơng hạt nhỏ có tỷ lệ N/CKD 0,32 50 Hình 11 Giá thành loại bê tơng hạt nhỏ có tỷ lệ N/CKD 0,36 51 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU 35XL20TB : 35% xỉ lò cao nghiền mịn 20% tro bay 40XL : 40% xỉ lò cao nghiền mịn BĐV : Bột đá vôi BTHN : Bê tông hạt nhỏ BTHNTNC : Bê tơng hạt nhỏ tính cao BTT : Bê tông thường CKD : Chất kết dính ĐC : Đối chứng HM : Hạt mịn MS : Muội silic N/CKD : Tỷ lệ nước chất kết dính PGK : Phụ gia khống SEM : Kính hiển vi điện tử TB : Tro bay TRT : Tro trấu XL : Xỉ lò cao nghiền mịn ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT Độc lập - Tự - Hạnh phúc THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU T21-06-24 Thông tin chung: - Tên đề tài: Nghiên cứu cải thiện độ bền axit bê tông hạt nhỏ xây dựng cơng trình mơi trường xâm thực công nghiệp - Mã số: T2021 - 06 - 24 - Chủ nhiệm: Nguyễn Tấn Khoa - Thành viên tham gia: Phạm Thị Hoàng Lý - Cơ quan chủ trì: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật - Thời gian thực hiện: từ 12/2021 đến 11/2022 Mục tiêu: Thiết kế thành phần bê tông hạt nhỏ sử dụng cát mịn, tro bay xỉ lò cao với tỷ lệ N/CKD 0,32 0,36 Đánh giá ảnh hưởng môi trường axit đến tính chất cường độ chịu nén, cường độ kéo uốn, suy giảm khối lượng, độ hút nước bê tông hạt nhỏ sử dụng phụ gia khoáng Đề xuất cấp phối bê tông hạt nhỏ với thành phần phụ gia khoáng phù hợp để nâng cao độ bền kháng axit bê tông hạt nhỏ môi trường xâm thực công nghiệp Tính sáng tạo: Các kết cấu bê tông, kết cấu bê tông cốt thép làm việc môi trường xâm thực công nghiệp thường bị phá hủy nhanh tượng xâm thực dung dịch axit làm phân rã bê tơng ăn mịn cốt thép Đặc tính kháng axit bê tơng đóng vai trị quan trọng loại bê tông dùng làm kết cấu cơng trình thường xun tiếp xúc với nước thải công nghiệp, nhiên vii nghiên cứu tính chất Việt Nam Việc sử dụng kết hợp xỉ lò cao nghiền mịn tro bay thay phần xi măng bê tông hạt nhỏ để cải thiện đặc tính kháng axit bê tơng giải pháp mang tính khả thi, tính kinh tế phù hợp với định hướng phát triển bền vững lĩnh vực vật liệu xây dựng Tóm tắt kết nghiên cứu: Trong điều kiện bình thường, bê tơng hạt nhỏ sử dụng 40% xỉ lị cao thay xi măng có tác dụng cải thiện tốt đặc tính cường độ Trong điều kiện phơi nhiễm môi trường axit sunfuric, loại bê tơng sử dụng kết hợp 35% xỉ lị cao 20% tro bay tỏ hiệu việc giảm tác động từ môi trường axit gây tính chất đóng rẵn bê tơng Tên sản phẩm: T21-06-24 vii