Nghiên cứu các giải pháp chống ăn mòn, phá hủy các công trình bê tông ven biển thành phố nha trang

ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẮNG XIÊM i LỜI MỞ ĐẦU £¥£ -Trên thực tế thành công mà không gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp người khác Trong suốt thời gian bắt đầu giảng đường đại học nhiều bỡ ngỡ, rụt rè, nói Những tháng đầu em sống hoài bão muc đích Để trở thành người hôm chín chắn hơn, tự tin mạnh mẽ không cảm ơn công trời bể thầy cô, bạn tận tình bảo tiếp lửa cho em Nhìn vào bờ kè biển thành phố du lịch thật đáng buồn công trình xây dựng lên chưa đầy năm hai năm lại hư hỏng cách nặng nề Hầu tất nguyên cứu ý đến phần phụ gia bê tông phần lõi (thép) giữ nguyên, hầu hết tượng công trình bị phá hủy cốt thép Cho nên đề tài em muốn tìm giải pháp để giữ mỹ quan thành phố biển Nha Trang đẹp tiết kiệm kinh phí xây dựng Cảm ơn Thầy cô Trường Đại học Nha Trang nói chung Thầy Khoa Xây Dựng nói riêng với tri thức tâm huyết để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em suốt thời gian học tập trường Cảm ơn Phòng Khoa học Công nghệ - Trung tâm thực thí nghiệm thực hành (Thầy Vũ Văn Duẩn) – Viện nguyên cứu chế tạo tàu thủy (Anh Vũ Văn Du) tạo điều kiện để em làm đề tài ngày hôm Nhưng không nhắc đến đặc biệt người thầy TS Nguyễn Thắng Xiêm - Phó Khoa Xây Dựng người giúp em học tập nhiều điều bước đường Nguyên cứu Khoa học Khánh Hòa, Ngày 30 tháng 05 năm 2016 Sinh viên thực Bùi Thanh Lam SVTH: BÙI THANH LAM MSSV: 54130676 ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẮNG XIÊM ii MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU i MỤC LỤC ii DANH MỤC HÌNH VẼ v DANH MỤC BẢNG BIỂU ix GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI x TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI x MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI xii CÁCH TIẾP CẬN, PHƯƠNG PHÁP VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU xii 3.1 Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu xii 3.2 Phương pháp nghiên cứu xii 3.3 Phạm vi nghiên cứu xiii NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .xiii CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU THUỘC LĨNH VỰC CỦA ĐỀ TÀI 1.1.1 Tình hình nghiên cứu giới 1.1.2 Tình hình nghiên cứu nước 1.2 KHẢO SÁT THỰC TRẠNG CÁC NGUYÊN NHÂN CƠ BẢN DẪN ĐẾN HƯ HỎNG CÁC BỜ KÈ 1.2.1 Khái quát nguyên nhân chung 1.2.2 Trình bày hình thức phá hủy công trình bờ kè, đê biển 1.2.3 Các nguyên nhân 1.3 MỘT SỐ CÔNG TRÌNH CỤ THỂ HIỆN NAY 12 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17 2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 17 2.1.1 Giới thiệu sơ lược Composite tạo từ công nghệ pultrusion 17 SVTH: BÙI THANH LAM MSSV: 54130676 ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẮNG XIÊM iii 2.1.2 Quy trình công nghệ 18 2.1.3 Bộ phận cấp sợi 18 2.1.4 Bộ phận tẩm nhựa (dip bath) 19 2.1.5 Khuôn tạo hình (Injection pultrusion) 20 2.1.6 Khuôn định hình (preform) 20 2.1.7 Khuôn gia nhiệt (heated die) 20 2.1.8 Bộ phận kéo 22 2.1.9 Bộ phận cắt 22 2.1.10 Phạm vi ứng dụng công nghệ 23 2.1.11 Ưu nhược điểm công nghệ 23 2.1.12 Ưu nhược điểm cốt Composite so với cốt thép 24 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 2.2.1 Bê tông 25 2.2.2 Phương pháp nguyên cứu 28 2.2.3 Chế tạo mẫu 28 2.2.4 Phương pháp mẫu nước ngâm 38 2.2.5 Phương pháp đo độ dẻo 38 2.2.6 Phương pháp tính 39 2.2.7 Kính hiển vi điển tử quét TESCAN VEGA 3XM 41 2.2.8 Xác định độ hút nước mẫu 41 2.3 PHỤ GIA 45 2.4 HỆ THỐNG THIẾT BỊ 49 2.4.1 Máy phổ plasma cảm ứng AGILENT 7700xLC- ICP-MS – Nhật Bản 49 2.4.2 Máy nén xi măng tự động Matest E160-01 - Ý 50 2.4.3 Máy lắc sàng A059-01-Ý 51 2.4.4 Bàn dằn tạo mẫu xi măng Xiyi ZS-15 – Trung Quốc 51 2.4.5 Máy trộn vữa tay Xiyi II-5 – Trung Quốc 52 SVTH: BÙI THANH LAM MSSV: 54130676 ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẮNG XIÊM iv 2.4.6 Máy nén, uốn bê tông EL 36-3086/01-Anh 53 2.4.7 Cân kỹ thuật Ohau max 30kg 54 2.4.8 Cân kỹ thuật Ohau max 150kg 54 2.4.9 Máy thử vạn CHT-4- 200 54 2.4.10 Máy duỗi thép 55 2.4.11 Máy trộn hỗn hợp bê tông 56 2.4.12 Tủ sấy 57 2.5 CÁC LOẠI KHUÔN MẪU 57 2.5.1 Khuôn đúc vữa bê tông 57 2.5.2 Khuôn thử độ sụt 58 2.5.3 Khuôn chế tạo bàn Composite 58 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 59 3.1 CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN 59 3.2 ĐỘ BÁM DÍNH 68 3.2.1 Thí nghiệm FRP 69 3.2.2 Thí nghiệm thép 70 3.3 THÍ NGHIỆM KÉO CỦA COMPOSITE 71 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 73 4.1 KẾT LUẬN 73 4.2 KIẾN NGHỊ 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 PHỤ LỤC 79 TÍNH CẤP PHỐI CÁT 79 TÍNH CẤP PHỐI ĐÁ 80 THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA XI MĂNG PORTLAND 81 SVTH: BÙI THANH LAM MSSV: 54130676 ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẮNG XIÊM v DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 0.1: Bờ kè công viên Yersin thành phố Nha Trang-Khánh Hòa xi Hình 0.2: Bờ kè phía bãi tiên thành phố Nha Trang-Khánh Hòa xi Hình 0.3: Bờ kè đường Trần Phú – Nha Trang xi Hình 1.1: Quá trình phá hủy bê tông cốt thép Hình 1.2: Các cố phá hủy công trình ven biển Hình 1.3: Mái kè bị biến dạng hư hỏng áp Hình 1.4: Mái kè bị đánh sập bóc hết cấu kiện khoét hết đất đá Hình 1.5: Hư hỏng chân đỉnh bờ kè Hình 1.6: Phá hoại nguyên nhân tác động sóng ăn mòn nước mặn Hình 1.7: Các vi sinh vật góp phần đẩy nhanh trình ăn mòn Hình 1.8: Lấy ximăng trám thiếu đá rửa Hình 1.9: Phá vỡ cấu trúc đá xi măng Hình 1.10: Bề mặt cấu trúc bị hòa tan, để lại bề mặt rổ cho cấu kiện Hình 1.11: Bề mặt cấu trúc bị hòa tan, để lại bề mặt rổ cho cấu kiện Hình 1.12: Mái kè Hàm Tiến – Mũi Né bị sụt lún 12 Hình 1.13: Xâm thực bê tông ảnh hưởng mực nước thay đổi cống C2 – Hải Phòng 13 Hình 1.14: Hiện trạng xâm thực phá huỷ kết cấu BTCT cống Bình Cát – Bến Tre 14 Hình 1.15: Hiện trạng ăn mòn rửa trôi ăn mòn học sóng biển bê tông kè biển Cát Hải – Hải Phòng 15 Hình 1.16: Nước biển xâm thực làng ven biển Trà Vinh 15 Hình 1.17: Ăn mòn cốt thép dàn van cống – Nam Định 16 Hình 2.1: Dây chuyền công nghệ máy pultrusion 17 Hình 2.2: Bộ phận cấp sợi vải mat 19 Hình 2.3: Bể nhựa 19 SVTH: BÙI THANH LAM MSSV: 54130676 ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẮNG XIÊM vi Hình 2.4: Khuôn tạo hình 20 Hình 2.5: Khuôn gia nhiệt 21 Hình 2.6: Lưỡi cắt 23 Hình 2.7: Biểu đồ tiêu thụ 23 Hình 2.8: Cân mẫu, trộn mẫu cho vào khuôn 29 Hình 2.9: Cho khuôn lên bàn dằn 29 Hình 2.10: Quy trình tạo vữa Mac 400 30 Hình 2.11: Lấy khuôn xuống đánh dấu mẫu 30 Hình 2.12: Thử uốn nén mẫu sau bảo dưỡng 31 Hình 2.13: Các bước tiến hành tạo mẫu 31 Hình 2.14: Ngâm nước biển 32 Hình 2.15: Quy trình chế tạo mẫu bê tông cốt thép kích thước 150 x 150 x 450 32 Hình 2.16: Cắt thép trộn mẫu 33 Hình 2.17: Đo độ dẻo hỗn hợp 33 Hình 2.18: Tạo khung mẫu 33 Hình 2.19: Đổ bê tông vào khung 34 Hình 2.20: Bảo dưỡng ngâm nước biển điều kiện khác để so sánh 34 Hình 2.21: Cân mẫu trộn cấp phối 34 Hình 2.22: Quy trình chế tạo mẫu bê tông kích thước (200 x 200 x 2000) 35 Hình 2.23: Chuẩn bị khung thép Composite 35 Hình 2.24: Đặt khung thép trộn mẫu 36 Hình 2.25: Đỗ mẫu dầm tiến hành bảo dưỡng 36 Hình 2.26: Cắt Composite buộc lại đặt vào ván khuôn tạo sẵn 37 Hình 2.27: Gia cố tiến hành đổ mẫu 37 Hình 2.28: Tạo bề mặt tiến hành trộn mẫu để trám đá rửa 37 Hình 2.29: Sản phẩm cuối 37 Hình 2.30: Xác định độ dẻo bê tông 39 SVTH: BÙI THANH LAM MSSV: 54130676 ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẮNG XIÊM vii Hình 2.31: Thử uốn nén mẫu vữa 39 Hình 2.32: Sơ đồ đặt mẫu uốn nén mẫu vữa 40 Hình 2.33: Kính hiển vi điển tử quét TESCAN VEGA 3XM 41 Hình 2.34: Sơ đồ thể độ hút nước 43 Hình 2.35: Sấy mẫu 43 Hình 2.36: Cân mẫu trước ngâm nước biển 44 Hình 2.37: Ngâm nước biển 44 Hình 2.38: Lau khô mẫu 45 Hình 2.39: Cân mẫu sau ngâm nước biển 45 Hình 2.40: Muội silic thực tế ảnh chụp phóng đại 45 Hình 2.41: Hạt muội silic chụp kính hiển vi truyền qua kích thước hạt 46 Hình 2.42: Cấu trúc xi măng muội 48 Hình 2.43: Hệ thống khối phổ plasma cảm ứng AGILENT 7700 x LC- ICP-MS 50 Hình 2.44: Máy lắc sàng A059-01 máy nén xi măng tự động E160-01 51 Hình 2.45: Bàn dằn tạo mẫu xi măng Xiyi ZS-15 52 Hình 2.46: Máy trộn vữa 52 Hình 2.47: Máy nén, uốn bê tông EL 36-3086/01 53 Hình 2.48: Cân kỹ thuật Ohau max 30 kg max 150kg 54 Hình 2.49: Máy thử vạn CHT-4- 200 55 Hình 2.50: Khuôn duỗi thép 56 Hình 2.51: Máy trộn bê tông 56 Hình 2.52: Tủ sấy 57 Hình 2.53: Khuôn vữa xi măng khuôn bê tông 57 Hình 2.54: Khuôn thử độ sụt 58 Hình 2.55: Khuôn cách chế tạo bàn đá Composite 58 Hình 3.1: Cường độ chịu uốn SiO2 hỗn hợp vữa 60 Hình 3.2: Cường độ chịu nén SiO2 hỗn hợp vữa 61 SVTH: BÙI THANH LAM MSSV: 54130676 ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẮNG XIÊM viii Hình 3.3: Cường độ chịu uốn SiO2 + sợi Glass hỗn hợp vữa 63 Hình 3.4: Cường độ chịu nén SiO2 + sợi Glass hỗn hợp vữa 63 Hình 3.5: Cường độ chịu uốn tổ hợp hỗn hợp vữa 64 Hình 3.6: Cường độ chịu nén tổ hợp hỗn hợp vữa 64 Hình 3.7: Cường độ chịu uốn tổ hợp ngâm nước biển 66 Hình 3.8: Cường độ chịu nén tổ hợp ngâm nước biển 67 Hình 3.9: Độ hút nước 68 Hình 3.10: Thí nghiệm độ bám dính 68 Hình 3.11: Cường độ bám dính bê tông cốt Composite 69 Hình 3.12: Cường độ bám dính bê tông cốt thép 70 Hình 3.13: Thí nghiệm kéo Composite 71 Hình 3.14: Cường độ kéo Composite 72 Hình 4.1: Khối lượng hình ảnh khối bê tông cốt thép (150 x 150 x 450) 74 Hình 4.2: Khối lượng hình ảnh khối bê tông cốt composite (150 x 150 x 450) 74 Hình 4.3: Máy cắt sợi Model: VL1530S050 75 SVTH: BÙI THANH LAM MSSV: 54130676 ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẮNG XIÊM ix DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: Bảng so sánh giá quy đổi cốt sợi GFRP cốt thép 25 Bảng 2: Thành phần hóa học muội silic 48 Bảng 3: So sánh thành phần hóa học muội silic 49 Bảng 4: Thành phần SiO2 hỗn hợp vữa 59 Bảng 5: Cường độ chịu uốn SiO2 hỗn hợp vữa 59 Bảng 6: Cường độ chịu nén SiO2 hỗn hợp vữa 60 Bảng 7: Thành phần SiO2 + sợi Glass hỗn hợp vữa 61 Bảng 8: Cường độ chịu uốn SiO2 + sợi Glass hỗn hợp vữa 62 Bảng 9: Cường độ chịu nén SiO2 + sợi Glass hỗn hợp vữa 62 Bảng 10: Thành phần mẫu ngâm nước biển 65 Bảng 11: Cường độ chịu uốn mẫu ngâm nước biển 65 Bảng 12: Cường độ chịu nén mẫu ngâm nước biển 66 Bảng 13: Độ hút nước mẫu 67 Bảng 14: Bảng thông số thử độ bám dính FRP 69 Bảng 15: Bảng giá trị thử độ bám dính FRP 69 Bảng 16: Bảng thông số thử độ bám dính thép 70 Bảng 17: Bảng giá trị thử độ bám dính thép 70 Bảng 18: Bảng thông số thí nghiệm kéo FRP 71 Bảng 19: Bảng giá trị thí nghiệm kéo FRP 72 SVTH: BÙI THANH LAM MSSV: 54130676 ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẮNG XIÊM x GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI £¥£ -1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Nha Trang thành phố ven biển trung tâm trị, kinh tế, văn hóa, khoa học kỹ thuật du lịch tỉnh Khánh Hòa, Việt Nam [1] Thành phố có nhiều sông suối tập trung hệ thống sông sông Cái Nha Trang sông Quán Trường Nha Trang đường bờ biển có chiều dài 75 km so với đường bờ biển dài 3.260 km nước, đặc biệt với đường bờ biển dọc đường Trần Phú dài 7km Nha Trang có tổng cộng 19 đảo đảo Hòn Lớn (Hoàn Tre) đảo lớn Vịnh Nha Trang [2] Ngoài ra,thủy triều vùng biển Nha Trang thuộc dạng nhật triều không đều, biên độ trung bình lớn từ 1,4 ÷ 3,4 m Độ mặn biến thiên theo mùa từ ÷ 3,6% Qua tài liệu khảo sát địa chất công trình xây dựng dọc dải biển ven biển Nha Trang ta thấy cấu tạo địa chất lớp đất bờ chủ yếu lớp cát mịn đến trung lẫn sỏi nhỏ, vỏ sò, vỏ ốc trạng thái rời rạc đến chặt vừa, xen kẽ số điểm có thấu kính sét mỏng nằm kẹp lớp cát rời rạc cát chặt, nguồn chủ yếu trầm tích biển Nha Trang có khí hậu nhiệt đới xavan chịu ảnh hưởng khí hậu đại dương Khí hậu Nha Trang tương đối ôn hòa, nhiệt độ trung bình năm 250C ÷ 260C Có mùa đông lạnh mùa khô kéo dài Mùa mưa lệch mùa đông tháng kết thúc vào tháng 12 dương lịch, lượng mưa chiếm gần 80% lượng mưa năm (1025 mm) Khoảng 10 đến 20% số năm mùa mưa tháng 7, kết thúc sớm vào tháng 11 So với tỉnh Duyên hải Nam Trung Bộ, Nha Trang vùng có điều kiện khí hậu thời tiết thuận lợi để khai thác du lịch quanh năm Những đặc trưng chủ yếu khí hậu Nha Trang là: nhiệt độ ôn hòa quanh năm, phân mùa rõ rệt (mùa mưa mùa khô) bị ảnh hưởng bão Tuy nhiên, hệ thống bờ biển bảo vệ lại chưa đầu tư xây dựng nhiều, công nghệ sử dụng chưa trọng số xuống cấp hư hỏng nghiêm trọng Những bờ kè làm ÷ năm hư hỏng nghiêm trọng Vấn đề cần SVTH: BÙI THANH LAM MSSV: 54130676 ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẮNG XIÊM 77 15 Cao Duy Tiến, Hiện tượng ăn mòn kết cấu bê tông cốt thép tác động khí hậu ven biển Việt Nam: Hội thảo quốc tế bê tông bền biển 1994 16 Lâm Thanh Quang Khải, Nghiên cứu giải pháp chống ăn mòn cốt thép bêtông vật liệu bêtông polymer, 2015: Trường Điah học Cần Thơ 17 TCVN 8227:2009, Mối gây hại công trình đê, đập Định loại, xác định đặc điểm sinh học, sinh thái học đánh giá mức độ gây hại 18 TCVN 5574:2012, Kết cấu bê tông bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế 19 Nguyễn Mạnh Quát, Lý thuyết ăn mòn chống ăn mòn bê tông - bê tông cốt thép Xây dựng2007, Nhà xuất Xây dựng 20 14TCN114:2001, Xi măng phụ gia xây dựng thủy lợi -Hướng dẫn sử dụng 21 Pultrusion: Khoa học công nghệ vật liệu – Trường bách khoa Tp Hồ Chí Minh 22 Đại học Bách Khoa Hà Nội, Vật liệu compozit nhựa Epoxy gia cường sợi thủy tinh 23 Nguyễn Hữu Niếu, Vật liệu composite sở polyester không no sợi thủy tinh 1990, Đại học Bách Khoa TP.H.C.M 24 TCVN 3015:1993, Hỗn hợp bê tông nặng bê tông nặng - Lấy mẫu, chế tạo bảo dưỡng mẫu 25 Ilschner, B.e.a., (2000) "Composite Materials" Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (Weinheim, Germany: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co KGaA) 26 TCVN 6016:2011, Xi măng - Phương pháp thử - Xác định độ bền 27 Hương, N.T.T., Nghiên cứu sử dụng kết hợp số loại phụ gia để nâng cao độ bền cho bê tông bê tông cốt thép công trình bảo vệ bờ biển: Hội nghị Khoa học thường niên, 2013 28 Hữu, P.D., i, , Vật liệu xây dựng mớ: Nhà xuất Giao thông vận tải, 2011 SVTH: BÙI THANH LAM MSSV: 54130676 ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẮNG XIÊM 78 29 Muội silic, [cited 20.1.2015], Available from: https://vi.wikipedia.org/wiki/ Mu%E1%BB%99i_silic 30 Hiệp hội xi măng portland, Chương Tro bay (Fly Ash), Xỉ (Slag), Muội silic (Silica Fume) họ khoán chất pozolan 2012 31 silic, H.s.F.h.M., Cẩm nang sử dụng Silica Fume 2012 32 ASTM C494, Standard Specification for Chemical Admixtures for Concrete 33 TCVN 11109 ; 2015, Cốt compozit polyme 34 TCVN 11110 : 2015, Cốt compozit polyme dùng kết cấu bê tông địa kỹ thuật SVTH: BÙI THANH LAM MSSV: 54130676 ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẮNG XIÊM 79 PHỤ LỤC: TÍNH CẤP PHỐI CÁT, ĐÁ DĂM VÀ THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA XI MĂNG PORTLAND TÍNH CẤP PHỐI CÁT 1.1 Lượng sót riêng biệt, lượng sót tích lũy Cỡ sàng tiêu chuẩn Khối lượng sót sàng (Gi) (%) Ai (%) 0,0 2,5 23 2,3 2,3 1,25 187 18,7 21 0,63 220 22,0 43 0,315 330 33,0 76 0,14 170 17,0 93 Đáy sàng 70 7,0 100 1.2 Đường biểu diễn cấp phối hạt phạm vi cho phép 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100.0 SVTH: BÙI THANH LAM MSSV: 54130676 ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẮNG XIÊM 80 1.3 Mô đun độ lớn phân loại Mdl = + 21 + 43 + 76 + 93 = 2,35 100 Kết luận: Cát vừa TÍNH CẤP PHỐI ĐÁ 2.1 Lượng sót riêng biệt, lượng sót tích lũy Cỡ sàng tiêu chuẩn Khối lượng sót sàng (Gi) (%) Ai (%) 32 300 1,0 25 2100 7,0 20 9600 32,0 40 12,5 12000 40,0 80 10 3600 12,0 92 1500 5,0 97 900 3,0 100 Đáy sàng 2.2 Xác định Dmax, Dmin Dmax = 25mm Dmin = 10 mm Cát sau cấp phối (trái) đá dăm sau cấp phối (phải) SVTH: BÙI THANH LAM MSSV: 54130676 ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẮNG XIÊM 81 2.3 Đường biểu diễn cấp phối hạt phạm vi cho phép 10 15 20 25 30 0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100.0 Nhận xét: Cốt liệu đá dăm x cm đạt yêu cầu cho bê tông theo TCVN 7570:2006 THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA XI MĂNG PORTLAND Các sản phẩm phản ứng hydrat xi măng tạo gel giúp liên kết lọai vật liệu với đóng rắn tạo cường độ kết cấu: - C3S (tricalcium Silicate) : Khi trộn xi măng với nước, hai đoạn đầu xảy trình tác dụng nhanh khoáng Alit với nước đạt độ bền cực đại giai đoạn đầu trình hydrat hóa: 2C3S + 6H2O → C3S2H3 + 3Ca(OH)2 - C2S (Dicalcium Silicate) : Khi Ca(OH)2 tách từ Alit, khoáng Belit thủy phân chậm giải phóng Ca(OH)2 hơn: 2C2S + 4H2O → C3S2H3 + Ca(OH)2 - C3A (tricalcium Aluminate) : hydrat hóa tạo khoáng Ettringite dạng tinh thể hình kim hình thành với lượng lớn nhờ pha aluminate phản ứng với thạch cao lấp đầy không gian rỗng cho đá xi măng cường độ cao C3A + 6H2O → 3C3AH6 (đóng rắn nhanh) SVTH: BÙI THANH LAM MSSV: 54130676 ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẮNG XIÊM 82 C3A + CaSO4.2H2O → 3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O (Ettringite) kéo dài thời đóng rắn - C4AF (Tetracalcium Aluminoferrite ) : Thời gian bắt đầu đông kết xi măng phụ thuộc vào hàm lượng pha ferrite thành phần xi măng C4AF + CaSO4.2H2O + CaOH)2 → 3CaO(Al2O3,Fe2O3).3CaSO4 Đá xi măng có cấu trúc đặc khít không gian rỗng lấp đầy ettringite, hiđroxit sắt, hiđroxit nhôm, pha tạo gen silicat canxi ngậm nước Mức thuỷ hoá cao độ đặc cao đá xi măng làm tăng cường độ xi măng Nhiệt lượng tỏa trình thủy hóa xi măng nguyên nhân làm tăng nhiệt độ khối bê tông khoảng thời gian 72 đầu Khi thành phần khoáng xi măng thay đổi nhiệt lượng thủy hóa thay đổi Nhiệt thủy hóa xi măng làm tăng nhiệt độ không đồng khối bê tông tạo nên Gradient nhiệt độ dãn nở nhiệt thể tích nguyên nhân gây nứt cấu kiện bê tông khối lớn Thành phần hóa xi măng Portland chủ yếu bao gồm: Oxit SiO2 Al2O3 CaO Fe2O3 MgO SO3 K2 O Na2O Hàm lượng 19-25% 2-9% 62-67% 1-5% 0-3% 1-3% 0.6% 0.2% (%) Các thành phần khoáng xi măng portland lượng nhiệt phát sinh chúng trình thuỷ hoá : Thành phần khoáng Tỉ lệ hỗn Nhiệt lượng riêng Nhiệt lượng đóng hợp XM (%) (cal/g) góp (cal/g) C3S (3CaO SiO2: Alit) 55 120 66.0 C2S (2CaO SiO2: Belit) 15 62 9.3 10 207 20.7 C3A(3CaO.Al2O3:Tricanxi Aluminat) SVTH: BÙI THANH LAM MSSV: 54130676 ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẮNG XIÊM 83 C4AF(4CaO.Al2O3.Fe2O3 : ALumoferit canxi) SVTH: BÙI THANH LAM 100 8.0 MSSV: 54130676 ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN THẮNG XIÊM 84 Ứng suất [MPa] Tổ hợp Thời gian [ngày] Mẫu Uốn mẫu Trung bình uốn Độ lệch chuẩn 1.640 1.420 1.690 5% SiO2 + + Xi 1.530 14 1.734 2.248 28 2.174 1.413 1.312 1.402 8% SiO2 + + Xi 1.443 1.669 28 SVTH: BÙI THANH LAM 1.658 24.300 10 24.24 0.480 23.213 25.230 0.022 31.116 30.663 0.037 36.229 36.555 36.425 26.520 0.051 26.555 26.527 26.620 33.727 0.021 33.744 33.818 33.575 39.707 1.664 Độ lệch chuẩn 35.937 1.423 Trung bình tổng 30.857 1.363 14 Trung bình 30.504 2.211 Nén mẫu 24.204 1.712 0.110 0.006 Ghi Chú 39.503 38.574 39.808 11 23.757 24.717 Sử dụng xi măng PCB40 Cấp phối 30.810 30.79 0.025 60%C + 35%X + 5% 30.760 SiO2, 700ml 36.083 nước 36.29 0.203 26.56 0.018 36.490 26.538 26.574 Sử dụng xi măng PCB40 Cấp phối 33.736 33.72 0.020 60%C + 32%X + 8% 33.697 SiO2, 770ml 39.605 nước 39.40 0.207 39.191 MSSV: 54130676 ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP 1.385 0% SiO2 + + Xi 1.413 0.028 1.600 2.113 2.082 1.521 1.679 1.924 14 0.079 42.141 41.282 34.975 31.545 33.375 36.873 0.038 37.200 37.325 37.468 43.523 2.424 2.324 35.256 32.244 2.374 0.016 1.848 28 35.214 40.483 1.886 0.055 41.323 1.600 30.613 36.006 2.098 30.218 35.443 1.545 31.447 31.514 1.490 14 SVTH: BÙI THANH LAM 1.441 28 8% SiO2/Xi +Xi GVHD: TS NGUYỄN THẮNG XIÊM 85 0.050 40.909 44.269 42.918 10 30.95 0.115 11 30.833 Sử dụng xi 31.064 măng 35.329 PCB40 Cấp 35.48 0.151 35.631 phối 60%C + 40%X + 660ml nước 41.732 41.31 0.425 33.03 0.575 40.883 33.610 32.460 Sử dụng xi măng PCB40 Cấp 37.037 37.22 0.180 37.397 phối 60%C + 40%X + 8% SiO2/X, 42.216 600ml nước 42.90 0.689 43.594 MSSV: 54130676 ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP 1.700 5% SiO2/Xi + Xi 1.820 1.990 14 1 1.970 0.058 2.685 28 45.027 0.085 34.179 34.783 40.550 0.017 43.103 42.940 43.119 47.540 2.663 2.641 44.953 34.369 2.330 40.319 34.543 2.347 2.313 39.951 44.813 1.800 35.888 44.947 1.885 14 34.591 39.850 2.490 2.374 0.066 2.122 0.060 34.762 40.351 2.432 34.314 2.056 28 SVTH: BÙI THANH LAM 1.760 5% SiO2/Xi + 1% sợi (dài 0,5)+ Xi GVHD: TS NGUYỄN THẮNG XIÊM 86 0.022 48.199 48.27 48.39 10 34.89 0.212 11 34.677 35.101 Sử dụng xi măng PCB40 Cấp 40.151 40.12 0.033 phối 60%C + 40%X + 40.085 5% SiO2/X, 44.950 600ml nước 44.94 0.015 34.47 0.107 44.920 34.361 Sử dụng xi măng 34.576 PCB40 Cấp 41.827 phối 60%C 42.43 0.602 43.030 + 40%X + 5% SiO2/X, 1% sợi/X, 47.870 48.10 0.230 600ml nước 48.330 MSSV: 54130676 ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP 1.524 5% SiO2/Xi + 2% sợi (dài 0,5)+ Xi 1.312 1.916 14 1.790 2.201 2.129 1.984 0.036 2.516 2.586 28 28.866 34.450 36.401 49.104 0.055 48.144 48.033 47.214 54.581 0.000 53.170 55.421 54.126 62.914 2.889 3.191 29.559 35.884 2.516 24.527 34.569 2.516 0.063 2.094 14 22.755 28.211 2.039 0.106 22.720 28.518 2.165 24.120 1.853 SVTH: BÙI THANH LAM 1.418 28 5% SiO2/Xi + 0,5% sợi (dài 0,5)+ Xi GVHD: TS NGUYỄN THẮNG XIÊM 87 0.303 65.967 60.555 64.560 10 11 23.53 0.793 Sử dụng xi 22.738 măng 24.324 PCB40 Cấp 29.039 phối 60%C 28.79 0.250 28.539 + 40%X + 5% SiO2/X, 2% sợi/X, 34.510 35.33 0.816 600ml nước 48.12 0.500 Sử dụng xi 36.143 48.624 măng 47.624 PCB40 Cấp 53.876 phối 60%C 54.32 0.449 54.774 + 40%X + 5% SiO2/X, 0.5% sợi/X, 64.441 63.50 0.941 600ml nước 62.558 MSSV: 54130676 ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP 1.800 5% SiO2/Xi + 1% sợi (dài 1cm)+ Xi 1.619 2.234 14 2.053 2.376 2.323 1.725 0.027 2.236 2.474 28 35.100 41.224 39.602 30.796 0.060 30.929 31.044 30.081 37.155 0.020 36.912 36.872 36.647 44.077 2.463 2.452 33.625 39.062 2.276 27.120 42.327 2.256 0.091 1.845 14 31.605 36.629 1.785 0.091 24.105 33.135 2.350 28.271 2.144 SVTH: BÙI THANH LAM 1.710 28 5% SiO2/Xi + 0,5% sợi (dài 1cm)+ Xi GVHD: TS NGUYỄN THẮNG XIÊM 88 0.011 43.050 45.194 43.784 10 11 27.78 0.080 Sử dụng xi 27.855 măng 27.696 PCB40 Cấp 33.380 phối 60%C 34.62 1.242 35.865 + 40%X + 5% SiO2/X, 1% sợi/X, 41.776 40.55 1.222 600ml nước 30.71 0.150 Sử dụng xi 39.332 30.863 măng 30.563 PCB40 Cấp 37.034 phối 60%C 36.90 0.137 36.760 + 40%X + 5% SiO2/X, 0.5% sợi/X, 43.564 44.03 0.463 600ml nước 44.489 MSSV: 54130676 ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP 1.516 5% SiO2/Xi + 2% sợi (dài 1cm)+ Xi 1.619 1.722 1.940 14 2.091 2.203 2.302 0.103 24.576 27.177 21.751 29.085 0.076 31.790 30.775 32.044 38.349 2.253 26.740 2.016 28 SVTH: BÙI THANH LAM GVHD: TS NGUYỄN THẮNG XIÊM 89 0.050 37.263 36.609 37.946 10 11 25.06 0.816 Sử dụng xi 25.877 măng 24.246 PCB40 Cấp 30.438 phối 60%C 30.92 0.486 31.410 + 40%X + 5% SiO2/X, 2% sợi/X, 37.806 37.54 0.264 600ml nước 37.278 MSSV: 54130676 ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN THẮNG XIÊM 90 NGÂM NƯỚC BIỂN Ứng suất [Mpa] Tổ hợp Thời gian [ngày] Mẫu Uốn mẫu Trung bình tổng Độ lệch chuẩn 1.571 1.535 1.664 28 0% SiO2 + Xi 1.553 56 1.860 1.393 84 1.410 1.783 1.663 1.996 28 5% SiO2 + Xi 2.041 1.565 84 SVTH: BÙI THANH LAM 1.723 40.168 10 11 40.168 0.032 40.105 40.155 0.098 43.020 44.022 0.008 41.790 41.758 41.883 44.680 0.060 44.739 45.930 44.069 49.056 0.023 47.635 48.042 45.638 41.372 1.644 Ghi Chú 41.726 2.019 Độ lệch chuẩn 42.009 1.723 56 Trung bình tổng 43.045 1.402 Trung bình 40.245 1.762 0.018 Nén mẫu 0.079 49.428 46.389 45.924 40.137 40.200 Sử dụng xi măng PCB40 43.033 43.024 0.008 Cấp phối 60%C + 43.016 40%X + 41.758 500ml nước 41.789 0.031 44.855 0.145 41.821 44.710 45.000 Sử dụng xi măng Cấp phối 60%C 48.346 47.593 0.753 + 35%X + 5% SiO2, 46.840 0,5% sợi 45.400 550ml nước 45.778 0.378 46.157 MSSV: 54130676 ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP 1.996 28 2.550 2.315 2.136 2.561 28 2.603 84 SVTH: BÙI THANH LAM 0.089 47.549 48.058 54.140 0.006 54.012 54.104 54.110 56.940 0.015 56.409 56.986 56.813 53.723 2.620 2.637 50.203 48.341 2.983 3.013 48.740 48.128 2.998 0.013 2.574 47.695 51.310 2.568 56 48.426 50.631 2.226 49.822 48.159 2.563 0.135 2.575 56 1.726 84 5% SiO2 + 0,5% sợi + Xi 1.861 0% SiO2 + Xi bền sunfat GVHD: TS NGUYỄN THẮNG XIÊM 91 0.017 53.549 53.062 53.578 10 48.526 0.599 11 49.124 Sử dụng xi 47.927 măng bền 49.686 sufat Cấp 50.221 0.535 50.757 phối 60%C + 40%X + 500ml nước 47.839 48.019 0.181 54.092 0.015 48.200 54.076 Sử dụng xi măng 54.107 PCB40 Cấp 56.675 phối 60%C 56.787 0.113 56.900 + 40%X + 5% SiO2, 0,5% sợi 53.636 53.478 0.158 600ml nước 53.320 MSSV: 54130676 [...]... TÀI Nghiên cứu giải pháp chống ăn mòn bê tông và thay thế vật liệu cốt kim loại (thép) bằng vật liệu phi kim loại (composite) 3 CÁCH TIẾP CẬN, PHƯƠNG PHÁP VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3.1 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu Phương pháp tiếp cận các nội dung nghiên cứu của đề tài theo trình tự như sau: Bước 1: Khảo sát, nghiên cứu và phân tích đánh giá môi trường và các công trình BTCT tại vùng ven biển Nha. .. Trang 4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Tìm hiểu các nguyên nhân ăn mòn, phá huỷ các công trình bê tông ven biển thành phố Nha Trang Xác định cường độ chịu nén và uốn của mẫu 40x40x160 để tìm ra tối ưu Xác định độ bám dính, cường độ chịu kéo của Composite Xây dựng giải pháp kỹ thuật chống ăn mòn, phá huỷ các công trình bê tông ven biển thành phố Nha Trang SVTH: BÙI THANH LAM MSSV: 54130676 ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD:... ven biển Nha Trang Bước 2: Nghiên cứu và tìm hiểu các nguyên nhân ăn mòn, phá huỷ các công trình bê tông ven biển thành phố Nha Trang Bước 3: Nghiên cứu cách chế tạo cốt Composite Bước 4: Nghiên cứu chế tạo loại chất kết dính mới có tính năng chống ăn mòn cao trên cơ sở nguồn nguyên liệu phổ biến, công nghệ sản xuất đơn giản, giá thành hợp lý Bước 5 Ưu và nhược điểm của đề tài Bước 6 Khả năng ứng dụng... Phương pháp nghiên cứu Tìm ra giải pháp nâng cao độ chống thấm của bê tông, tăng khả năng chịu kéo, uốn, nén và va đập, làm giảm quá trình thấm cacbon và ức chế quá trình ăn mòn trong bê tông Đề xuất các giải pháp nhằm bảo vệ cốt thép hoặc thay thế cốt thép bằng cốt sợi thủy tinh, bazan các cốt liệu gia cường Composite trong kết cấu bê tông sẽ làm tăng tính chất cơ lý, độ bền cũng như tuổi thọ của bê tông. .. phải đánh giá được nguyên nhân hư hỏng và đưa ra được các vấn đề cần lưu ý trong công tác thiết kế, thi công và công tác quản lý khi xây dựng các công trình bảo vệ bờ biển Nha Trang Hình 0.1: Bờ kè trong công viên Yersin thành phố Nha Trang- Khánh Hòa Hình 0.2: Bờ kè phía bãi tiên thành phố Nha Trang- Khánh Hòa Hình 0.3: Bờ kè đường Trần Phú – Nha Trang SVTH: BÙI THANH LAM MSSV: 54130676 ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP... HÌNH NGHIÊN CỨU THUỘC LĨNH VỰC CỦA ĐỀ TÀI 1.1.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới Hiện nay, trên thế giới, hầu hết các công trình ven biển, trên biển của các quốc gia có nền kinh tế phát triển đều được ứng dụng các công nghệ chống ăn mòn phù hợp Ở Indonesia, người ta đã sản xuất loại xi măng portland puzolan để chế tạo xi măng bền sunphat, qua thực tế cho thấy nó rất thích hợp để xây dựng các công trình. .. tượng công trình bị phá hủy là do: Khi cốt thép bị gỉ (nguyên tử sắt Fe thành xFeO.yFe2O3.zH2O), các chất này có tính xốp, tăng lớn gấp 4 ÷ 6 lần so với Fe ban đầu, gây áp lực làm nứt vỡ lớp bê tông bảo vệ, mất liên kết giữa cốt thép và bê tông Hình 1.1: Quá trình phá hủy bê tông do cốt thép 1.1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước Nhà nước đã ban hành các tiêu chuẩn nhà nước: TCVN 3993 : 85 Chống ăn mòn... chân công trình Sóng tràn qua đỉnh Hư hỏng công trình trên đê Lún toàn bộ công trình Thông số địa chất – Điều kiện sóng, gió, dòng chảy – thông số hình học Hình 1.2: Các sự cố phá hủy công trình ven biển SVTH: BÙI THANH LAM MSSV: 54130676 ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẮNG XIÊM 4 1.2.2 Trình bày các hình thức phá hủy đối với công trình bờ kè, đê biển 1.2.2.1 Sóng tràn Nguyên nhân gây ra cơ chế phá. .. kiểm tra định kỳ công trình nhằm phát hiện các nguyên nhân và mầm móng gây hư hỏng kết cấu công trình để sớm có biện pháp duy tu sửa chữa kịp thời + Chưa áp dụng các biện pháp công nghệ bảo trì và khắc phục hư hỏng cục bộ do ăn mòn cho các công trình đã xây dựng 1.3 MỘT SỐ CÔNG TRÌNH CỤ THỂ HIỆN NAY 1.3.1 Kè Hàm Tiến thành phố Phan Thiết Kết cấu kè có phần đỉnh kè nhiều hình thức khác nhau (tường xây... thực bê tông do ảnh hưởng của mực nước thay đổi tại cống C2 – Hải Phòng 1.3.3 Hư hỏng do xâm thực do BT và BTCT công trình thủy lợi do tạo thành các chất tích tụ, nở thể tích từ phản ứng của các chất tan trong nước với sản phẩm thủy hóa của xi măng trong BT hoặc BTCT (Thường gặp nhất là ở các công trình thủy lợi khu vực ven biển, công trình thủy lợi trong vùng nước chua phèn, ) Môi trường không khí ven