Nghiên cứu chế tạo bê tông tự lèn cường độ cao sử dụng cát mịn và hỗn hợp phụ gia khoáng xỉ lò cao tro trấu (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Trần Đức Trung NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TÔNG TỰ LÈN CƯỜNG ĐỘ CAO SỬ DỤNG CÁT MỊN VÀ HỖN HỢP PHỤ GIA KHỐNG XỈ LỊ CAO - TRO TRẤU Chuyên ngành: Kỹ thuật Vật liệu Mã số: 9520309 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ Hà nội - 2019 Cơng trình hồn thành Trường Đại học Xây dựng Người hướng dẫn khoa học 1: TS Bùi Danh Đại Người hướng dẫn khoa học 2: PGS.TS Vũ Đình Đấu Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Trường Đại học Xây dựng Vào hồi ngày tháng năm 2019 Có thể tìm hiểu luận án thư viện Quốc Gia thư viện Trường Đại học Xây dựng BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Trần Đức Trung NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TÔNG TỰ LÈN CƯỜNG ĐỘ CAO SỬ DỤNG CÁT MỊN VÀ HỖN HỢP PHỤ GIA KHỐNG XỈ LỊ CAO - TRO TRẤU Chuyên ngành: Kỹ thuật Vật liệu Mã số: 9520309 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ Hà nội - 2019 Cơng trình hồn thành Trường Đại học Xây dựng Người hướng dẫn khoa học 1: TS Bùi Danh Đại Người hướng dẫn khoa học 2: PGS.TS Vũ Đình Đấu Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Trường Đại học Xây dựng Vào hồi ngày tháng năm 2019 Có thể tìm hiểu luận án thư viện Quốc Gia thư viện Trường Đại học Xây dựng -1MỞ ĐẦU Giới thiệu Khái niệm bê tông tự lèn xuất Nhật Bản năm 1983, đánh dấu hướng nghiên cứu khả ứng dụng loại bê tông Do tính hiệu tuyệt vời mà loại bê tông mang lại nên năm sau việc nghiên cứu ứng dụng bê tơng tự lèn cho cơng trình xây dựng khơng ngừng phát triển hồn thiện Sử dụng bê tơng tự lèn giúp giảm thời gian thi công, tiết kiệm đáng kể nhân công, đảm bảo độ đặc vùng khó đầm chặt, giảm tiếng ồn rung động q trình đầm bê tơng tạo ra, kết cấu sau thi cơng có bề mặt phẳng nhẵn từ giảm chi phí nhân cơng chi phí vật tư để hoàn thiện bề mặt Sử dụng bê tơng tự lèn cường độ cao ngồi hiệu bê tơng tự lèn mang lại giúp giảm đáng kể tiết diện kết cấu tăng đáng kể khả chịu lực cơng trình Bê tông tự lèn cường độ cao sử dụng đặc biệt hiệu với cơng trình u cầu tải trọng lớn cơng tác thi cơng tạo hình gặp nhiều khó khăn như: cơng trình có hình dạng kết cấu phức tạp, cơng trình hầm ngầm, cơng trình có mật độ cốt thép dày, kết cấu mỏng Lý lựa chọn đề tài Ở Việt Nam năm trở lại đây, cơng trình nhà cao tầng, siêu cao tầng, cầu có độ lớn, cơng trình hầm ngầm kiên cố xây dựng khắp nước Các cơng trình thường có tải trọng lớn, yêu cầu kỹ thuật tính thẩm mỹ cao, đòi hỏi kết cấu chịu lực phức tạp, mật độ cốt thép dày đặc, khối lượng thi cơng lớn Vì vậy, việc nghiên cứu ứng dụng bê tông tự lèn cường độ cao cho cơng trình Việt Nam mang tính cấp thiết Phối hợp sử dụng tro trấu nghiền mịn (RHA) xỉ lò cao hạt hố nghiền mịn (GBFS) với hiệu ứng tương hỗ làm phụ gia khoáng bê tơng tự lèn cường độ cao, giúp thay xi măng với hàm lượng lớn mà không cần sử dụng silica fume (là phụ gia nhập có giá thành cao) giúp giảm đáng kể giá thành, đồng thời làm giảm nhiệt thuỷ hoá biến dạng co ngót bê tơng, góp phần thiểu ô nhiễm môi trường từ việc giảm lượng dùng xi măng sử dụng nguồn phế thải tro trấu, xỉ lò cao có trữ lượng lớn Việt Nam Theo ACI 363.R-92, cốt liệu nhỏ sử dụng bê tơng cường độ cao phải có mơ đun độ lớn cao (≥2,5) Ở Việt Nam cát thơ có sẵn dạng cát vàng tự nhiên, nhiên loại cát khơng phân bố tồn lãnh thổ Việt Nam, giá thành cao, trữ lượng nhiều so với loại cát mịn Đặc biệt tỉnh đồng sông Cửu Long Theo TCVN 7570:2006, cát mịn loại cát có mơ đun độ lớn nằm khoảng 0,7 ÷ 2,0 Theo TCVN 10796:2015 cát mịn có mơ đun độ lớn nằm khoảng 1,1÷1,2 nên sử dụng để chế tạo bê tơng có cấp độ bền đến B25 Việc nghiên cứu giải pháp để sử dụng cát mịn làm cốt liệu nhỏ cho bê tơng có cấp độ bền cao B25 nhằm tận dụng nguồn vật liệu địa phương, tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên vấn đề cấp thiết -23 Mục đích nghiên cứu Mục đích luận án là: Nghiên cứu chế tạo bê tơng có khả tự lèn, cường độ nén cao (Rn>60MPa tuổi 28 ngày), sử dụng cát mịn, hỗn hợp phụ gia khoáng xỉ lò cao - tro trấu số nguyên vật liệu có sẵn Việt Nam Đối tượng phạm vi nghiên cứu 4.1 Đối tượng nghiên cứu - Cát mịn, phụ gia khống xỉ lò cao hạt hố tro trấu đốt cơng nghiệp - Bê tơng tự lèn cường độ cao sử dụng cát mịn hỗn hợp xỉ lò cao - tro trấu 4.2 Phạm vi nghiên cứu - Sử dụng cát mịn có mơ đun độ lớn 1,0÷1,2, hàm lượng bụi bùn sét 2 ≤8 9÷25 ≤10 chắn chắn ≤ 20 ≤ 15 1.2.2 Phân loại theo thành phần bê tông Theo cách phân loại này, bê tông tự lèn chia làm ba loại sau: - Bê tông tự lèn dựa hiệu ứng bột mịn - Bê tông tự lèn sử dụng phụ gia biến tính độ nhớt (VMA) - Bê tơng tự lèn sử dụng hỗn hợp hiệu ứng bột mịn VMA -41.3 Đặc tính bê tơng tự lèn cường độ cao 1.3.1 Vật liệu sử dụng chế tạo bê tông tự lèn cường độ cao - Xi măng: Các loại xi măng phù hợp EN197-1 sử dụng để chế tạo bê tông tự lèn Tuy nhiên hàm lượng C3A không nên lớn 10% - Cốt liệu lớn: Theo EFNARC, cốt liệu lớn sử dụng cho bê tông thông thường sử dụng để chế tạo bê tơng tự lèn, nhiên đường kính cỡ hạt lớn nên từ 16÷20mm Cần ý đến đặc tính bề mặt hạt cốt liệu - Cốt liệu nhỏ: Đặc tính bề mặt hạt cốt liệu nhỏ ảnh hưởng lớn đến ma sát trượt hạt từ ảnh hưởng đến khả chảy hỗn hợp bê tơng Bên cạnh đó, mơ đun độ lớn cốt liệu nhỏ ảnh hưởng đến khả chảy hỗn hợp bê tơng làm thay đổi đáng kể lượng nước sử dụng - Phụ gia hoá dẻo: Sử dụng phụ gia hoá dẻo siêu dẻo bê tơng tự lèn cường độ cao nhằm tăng tính linh động hỗn hợp, giảm tỷ lệ N/CKD - Phụ gia khoáng (PGK): Sử dụng phụ gia khoáng hoạt tính với độ mịn cao làm tăng cường độ độ bền bê tông Một số loại phụ gia khống sử dụng với hàm lượng hợp lý cải thiện tính cơng tác hỗn hợp bê tông 1.3.2 Hàm lượng vật liệu sử dụng hỗn hợp bê tông tự lèn cường độ cao - Bê tông tự lèn sử dụng hàm lượng bột lớn so với bê tông thông thường - Sử dụng phụ gia siêu dẻo với hàm lượng hợp lý - Hàm lượng cốt liệu lớn nhỏ so với loại bê tông thông thường - Tổng lượng vữa sử dụng lớn so với bê tơng thơng thường - Có thể có khơng có phụ gia biến tính độ nhớt (VMA) 1.4 Ưu nhược điểm bê tông tự lèn cường độ cao - Ưu điểm: sử dụng SCHSC rút ngắn thời gian xây dựng, tiết kiệm nhân công, đảm bảo độ đặc kết cấu, giảm tiếng ồn, kết cấu có bề mặt phẳng nhẵn, giảm kích thước tiết diện kết cấu, tăng độ bền cơng trình - Nhược điểm: giá thành tương đối cao so với bê tông thông thường, nhạy cảm với thay đổi tính chất vật liệu, cơng nghệ chế tạo nghiêm ngặt, Việt Nam chưa có tiêu chuẩn thiết kế, thi công, đánh giả bê tông tự lèn 1.5 Tình hình nghiên cứu, ứng dụng bê tông tự lèn cường độ cao giới 1.5.1 Tình hình nghiên cứu bê tơng tự lèn cường độ cao giới Mẫu bê tông tự lèn chế tạo vào năm 1988 Nhật Bản Liên tục năm sau đó, việc nghiên cứu bê tông tự lèn không ngừng phát triển giới Năm 2012, tác giả Le Thanh Ha sử dụng cốt liệu lớn có Dmax=16mm, cát tự nhiên có cỡ hạt đến 2mm, hỗn hợp phụ gia khoảng FA RHA, để chế tạo bê tông tự lèn có cường độ nén đạt đến 123MPa tuổi 28 ngày 1.5.2 Tình hình ứng dụng bê tơng tự lèn cường độ cao giới Cơng trình Fukuaka Dome cơng trình xây dựng vào năm 1993 Nhật Bản sử dụng bê tông tự lèn Khoảng 10.000m3 bê tông tự lèn để thi cơng mái vòm có độ dốc 450 khung chịu lực với mật độ cốt thép dầy đặc Hiện bê tông tự lèn sử dụng rộng rãi giới -51.6 Tình hình nghiên cứu, ứng dụng bê tông tự lèn cường độ cao Việt Nam 1.6.1 Tình hình nghiên cứu bê tơng tự lèn cường độ cao Việt Nam Trong năm gần đây, bê tông tự lèn nghiên cứu Trường Đại học Xây dựng, Đại học Giao thông Vận tải, Đại học Thủy lợi, Đại học Đà Nẵng, Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh viện nghiên cứu như: Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng, Viện Khoa học Công nghệ Giao thông vận tải, Viện Thuỷ công Tuy nhiên số lượng đề tài chưa nhiều, việc nghiên cứu chủ yếu phòng thí nghiệm chưa cơng bố rộng rãi 1.6.2 Tình hình ứng dụng bê tơng tự lèn cường độ cao Việt Nam Năm 2007 cơng trình đập xà lan di động để ngăn nước mặn lấn vào vùng nước Cà Mau ứng dụng thi công bê tông tự lèn Năm 2008 khoa Xây dựng cầu đường thuộc trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng nghiên cứu ứng dụng thành công bê tơng tự lèn sử dụng cho cơng trình xây dựng cảng Cái Mép Thị Vải tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu Tại Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng nghiên cứu, sử dụng tro bay, cát thô để chế tạo bê tơng tự lèn có cường độ nén đạt 50MPa, kết nghiên cứu ứng dụng thi cơng vị trí dầm chuyển tòa nhà T34 - Trung Hòa Có thể thấy số lượng cơng trình ứng dụng bê tơng tự lèn Việt Nam khiêm tốn, cường độ nén bê tông tuổi 28 ngày thường nhỏ 60MPa 1.7 Một số khảo sát cát mịn Việt Nam Cát mịn phân bố rộng rãi toàn lãnh thổ Việt Nam Tại miền Bắc, cát mịn phân bố chủ yếu vùng đồng Bắc Bộ dọc theo sông lớn Cát mịn Sơng Hồng có chất lượng tương đối ổn định Tại vùng Đồng sơng Cửu Long, tính riêng sông Mê Kông cung cấp lượng cát ước tính lên đến 850 triệu m3 (chưa kể lượng cát bồi đắp hàng năm), Bến Tre (29,89%), Đồng Tháp (24,60%), Vĩnh Long (15,20%), Tiền Giang (11,29%), Sóc Trăng (10,47%), An Giang (9,9%), Cần Thơ (2,94%), Trà Vinh (2,11%), Cà Mau (1,41%) Tuy nhiên cát đạt yêu cầu dùng cho bê tơng lại khan Do việc nghiên cứu sử dụng cát mịn để chế tạo bê tông cần thiết, đáp ứng nhu cầu địa phương, giảm giá thành cơng trình 1.8 Tình hình nghiên cứu sử dụng cát mịn bê tông bê tông tự lèn cường độ cao giới Việt Nam Cát mịn Dơ - Nhiếp, Ba - zơ - khan nghiên cứu sử dụng để chế tạo bê tơng cho số cơng trình thuỷ công xây dựng Liên Xô Cát mịn sa mạc (Mđl = 1,85) Zeghichi sử dụng để chế tạo bê tông tự lèn Cường độ nén mẫu bê tông sử dụng cát mịn sa mạc đạt giá trị 45MPa 28 ngày tuổi Tại Việt Nam, nghiên cứu việc sử dụng cát mịn làm cốt liệu cho bê tông tiến hành từ năm 1967 tác giả Nguyễn Văn Đốc Hồng Phủ Lan Những năm sau đó, tác giả Dương Đức Tín (1972) tác giả Nguyễn Mạnh Kiểm (1975) nghiên cứu sử dụng cát mịn chế tạo bê tơng có cường độ thấp 30MPa Năm 1993, tác giả Dong Van An sử -6dụng cát mịn có mơ đun độ lớn 1,72 để chế tạo bê tơng có cường độ đạt 50MPa tuổi 28 ngày Theo tìm hiểu tác giả giới Việt Nam, cát mịn chưa sử dụng chế tạo bê tông tự lèn cường độ cao 1.9 Tình hình nghiên cứu sử dụng hỗn hợp phụ gia khống xỉ lò cao-tro trấu bê tông bê tông tự lèn cường độ cao giới Việt Nam Một số nghiên cứu giới Việt Nam khẳng định sử dụng GBFS hay RHA làm phụ gia khống cho bê tơng bê tông tự lèn cường độ cao Trên giới Việt Nam có số tác giả nghiên cứu sử dụng hỗn hợp GBFS - RHA làm phụ gia khống cho bê tơng Theo nghiên cứu tác giả Van Viet Thien An, RHA sử dụng thay hoàn toàn SF, kết hợp với GBFS để chế tạo bê tông chất lượng siêu cao Mẫu bê tơng chế tạo có cường độ nén tuổi 28 ngày đạt lớn 160MPa Tại Việt Nam, theo nghiên cứu tác giả Ngọ Văn Toản, hỗn hợp GBFS - RHA sử dụng để thay đến 50% khối lượng xi măng chế tạo bê tông cường độ cao Cường độ nén bê tông tuổi 28 ngày đạt 92MPa Tuy nhiên theo tìm hiểu tác giả giới Việt Nam, hỗn hợp GBFS - RHA chưa nghiên cứu chế tạo bê tông tự lèn cường độ cao CHƯƠNG 2: CỞ SỞ KHOA HỌC TRONG VIỆC CHẾ TẠO BÊ TÔNG TỰ LÈN CƯỜNG ĐỘ CAO 2.1 Cơ sở khoa học chế tạo bê tông tự lèn Để tự lèn chặt tác động tải trọng thân hỗn hợp bê tơng phải có khả tự chảy, với nội ma sát thành phần hỗn hợp thấp Để đạt điều đó, hỗn hợp bê tơng phải có độ linh động cao không bị tách nước, phân tầng Năm 2003, Nielsson Wallervik nghiên cứu khẳng định giả thuyết cho rằng: khả tự lèn hỗn hợp bê tơng chủ yếu vai trò hồ chất kết dính Ở trạng thái ban đầu, hồ chất kết dính coi dạng chất lỏng nên việc nghiên cứu đặc trưng lưu biến, thơng số độ nhớt hồ chất kết dính mang tính định 2.2 Cơ sở khoa học chế tạo bê tông cường độ cao 2.2.1 Nâng cao cường độ đá xi măng Để nâng cao cường độ đá xi măng cần phải cải thiện yếu tố ảnh hưởng: - Độ rỗng: Để giảm số lượng kích thước lỗ rỗng đá xi măng ta có giảm đến mức tối đa lượng khơng khí vào tỷ lệ N/X - Giảm kích thước hạt tinh thể: Giảm tỷ lệ N/X thúc đẩy hình thành sản phẩm thuỷ hố trong, sản phẩm có cấu trúc hạt mịn, cường độ cao - Tăng độ đồng nhất: Sử dụng phụ gia siêu dẻo cách hợp lý ngồi việc giúp giảm tỷ lệ N/CKD đóng vai trò phân tán hạt xi măng, tăng mức độ đồng cho hỗn hợp bê tông Sử dụng chế độ lèn chặt thích hợp biện pháp làm giảm thể tích bọt khí, tăng độ đồng -11- ! ! ! 28! 250! 200! 26! 150! 24! 100! Bắt!đầu!đông!kết!(phút)! Kết!thúc!đông!kết!(phút)! Lượng!nước!tiêu!chuẩn!(%)! 50! 0! 10! 20! 30! 40! 50! 60! Hình 4.2: Ảnh hưởng GBFS đến Ntc Bắt!đầu!đông!kết!(phút)! thờiKết!thúc!đông!kết!(phút)! gian đông kết hồ CKD48! 350! ! Thời&gian&(phút)& Thời&gian&(phút)& Thời&gian&(phút)& 350! 250! 350! 300! 200! 300! 250! 150! 250! 200! 100! 200! 150! 50! 150! 100! 0! 100! 50! 0! 50! 0! 0! 0! 0! 30! Bắt!đầu!đông!kết!(phút)! 10! Kết!thúc!đông!kết!(phút)! 15! 20! 25! 30! 35! Lượng!nước!tiêu!chuẩn!(%)! Hàm&lượng&RHA&(%)& 10! 20! 30! 40! 50! 60! 10!Hàm&lượng&GBFS&(%)& 15! 20! 25! 30! 70! ! ! ! Thời&gian&(phút)& ! ! ! ! ! ! Độ&nhớt&(mPa.s)& ! 27! 20! 24! 300! 150! 35! 100! 250! 50! 200! 0! 150! 0! 10! 100! 15! 20! 25! 30! Hàm&lượng&RHA&(%)& 42! 39! 36! 33! 100%XM! 90%XM+10%GBFS! 70%XM+30%GBFS! 50%XM+50%GBFS! 30%XM+70%GBFS! ! 21! Bắt!đầu!đơng!kết!(phút)! Hình hưởng RHA-B đến N48! tc 350! 4.3: Ảnh Kết!thúc!đông!kết!(phút)! thời gian đông kết hồ CKD 45! Lượng!nước!tiêu!chuẩn!(%)! 300! 30! 27! 24! ! !! 21! 35! ! ! 50! 0! 0! 30! 60! 90! 120! 150! 180! 210! 240! Thời&gian&(phút)& Hình 4.4: Ảnh hưởng GBFS đến 100%XM! độ nhớt hồ 90%XM+10%GBFS! 250! 300! Độ#nhớt#(mPa.s)# ! 39! 48! 36! 28! 45! 33! 42! 26! 30! 39! 27! 36! 24! 24! 33! 21! 30! 22! Hàm&lượng&RHA&(%)& Hàm lượng RHA-B 4.2.2 Ảnh hưởng xỉ lò cao tro trấu đến độ nhớt CKD 250! 4.2.2.1 Ảnh hưởng xỉ lò cao 200! đến độ nhớt hồ chất kết dính Tỷ lệ GBFS thành phần CKD chiếm từ 0÷70% theo khối lượng Tỷ lệ N/CKD = 0,3 theo khối lượng, hàm lượng PGSD sử dụng 0,7% theo khối ! lượng CKD Kết nghiên cứu cho thấy: GBFS làm giảm độ nhớt hồ CKD ! so với hồ XM Mức độ giảm độ nhớt tăng lên 45! 42! Bắt!đầu!đông!kết!(phút)! Kết!thúc!đông!kết!(phút)! Lượng!nước!tiêu!chuẩn!(%)! 200! 150! 100! 70%XM+30%GBFS! 50%XM+50%GBFS! 30%XM+70%GBFS! 200! 150! 100! 0! !! Lượng!nước!tiêu!chuẩn!(%)! 250! 50! 70! Hàm&lượng&GBFS&(%)& ! ! 300! 20! 0! 300! 4.2.1.2 Ảnh hưởng tro trấu đến Ntc thời gian đông kết ! ! Từ kết nghiên cứu nhận định: tăng hàm lượng phụ gia khống RHAB thành phần CKD Ntc tăng lên Giá trị tăng đột biến hàm lượng RHA-B sử dụng lớn 25% tổng hàm lượng CKD Đồng thời tăng hàm lượng RHA-B làm giảm thời gian bắt đầu đông kết, tuy! ! nhiên thời gian kết thúc đông kết lại tăng lên đáng kể 22! 350! Độ#nhớt#(mPa.s)# 30! 300! Lượng&nước&tiêu&chuẩn&(%)& Lượng&nước&tiêu&chuẩn&(%)& Lượng&nước&tiêu&chuẩn&(%)& ! 350! Thời&gian&(phút)& Kết nghiên cứu có đưa kết luận: tăng hàm lượng GBFS Ntc giảm, thời gian bắt đầu kết thúc đông kết tăng lên Với hàm lượng thay đến 30% GBFS khơng làm biến đổi nhiều Ntc thời gian đông kết Tuy nhiên hàm lượng thay đến 70% Ntc giảm 15%, thời gian bắt đầu đơng ! kết tăng 80% thời gian ! kết thúc đông kết tăng 55% Lượng&nước&tiêu&chuẩn&(%)& ! thể ! Lượng&nước&tiêu&chuẩn&(%)& ! ! ! ! 0! -12khi tăng hàm lượng GBFS Theo thời gian, độ nhớt hồ CKD hồ XM tăng nhiên mức độ tăng hồ XM lớn so với hồ CKD sử dụng GBFS 4.2.2.2 Ảnh hưởng tro trấu đến độ nhớt hồ chất kết dính Độ#nhớt#(mPa.s)# Độ#nhớt#(mPa.s)# ! ! ! Tỷ lệ RHA-B thay XM từ 0÷30% theo khối lượng Tỷ lệ N/CKD sử dụng 0,3 theo khối lượng, hàm lượng PGSD sử dụng 1,2% theo khối lượng CKD Từ kết nghiên cứu nhận định: RHA-B làm tăng đáng kể độ nhớt hồ CKD so với hồ XM Độ nhớt tăng lên tăng lượng dùng RHA-B, 350! ! 350! 100%XM! điểm đột biến xảy 100%XM! 90%XM+10%RHA! 300! lượng dùng RHA-B đến 300! 90%XM+10%RHA2B! 85%XM+15%RHA! 85%XM+15%RHA2B! 250! 30% Tốc độ tăng độ nhớt 80%XM+20%RHA! 250! 80%XM+20%RHA2B! 75%XM+25%RHA! theo thời gian tăng lên 75%XM+25%RHA2B! 200! 70%XM+30%RHA! 200! 70%XM+30%RHA2B! tăng hàm lượng RHA-B Để 150! 150! độ nhớt ban đầu 100! 100! CKD sử dụng RHA-B cần lượng PGSD lớn 50! 50! nhiều so với CKD sử dụng 0! 0! 0! 30! 60! 60! 90! 90! 120! 120! 150! 150! 180! 180! 210! 210! 240! 240! GBFS Đồng thời mức độ 0! 30! Thời#gian#(phút)# Thời#gian#(phút)# biến đổi độ nhớt theo thời !! Hình 4.5: Ảnh hưởng RHA-B gian RHA-B diễn ! 350! 100%XM! đến độ nhớt hồ nhanh so với GBFS 90%XM+10%RHA! ! 300! 4.2.2.3 Ảnh hưởng hỗn hợp xỉ250! lò cao - tro85%XM+15%RHA! trấu đến độ nhớt CKD 80%XM+20%RHA! Tỷ lệ N/CKD sử dụng 0,3 theo khối lượng,75%XM+25%RHA! PGSD sử dụng 1,0% theo khối 200! 70%XM+30%RHA! lượng CKD Tro trấu sử dụng gồm hai loại RHA-A RHA-B Độ&nhớt&(mPa.s)& ! 150! Bảng 4.2: Tỷ lệ XM-GBFS-RHA sử dụng nghiên cứu độ nhớt hồ STT XM (%) 100! 50! GBFS (%) RHA (% theo khối lượng) 0! ! 100 30 40 50 40 50 0! 40 35 30 35 30 30! 60! RHA-B RHA-A 90!0 120! 150! 180! -210! Thời&gian&(phút)& 30 25 20 25 20 240! Kết nghiên cứu cho thấy: Để tạo độ nhớt ban đầu hồ CKD gần tương đương CKD sử dụng hỗn hợp phụ gia khoáng GBFS-(RHA-B) cần lượng dùng PGSD thấp so với CKD sử dụng RHA-B cao so với CKD sử dụng GBFS Thơng qua kết nghiên cứu nhận định tác dụng tương hỗ GBFS RHA-B giúp giảm đáng kể độ nhớt hồ CKD sử dụng hỗn hợp GBFS-(RHA-B) so với hồ CKD sử dụng RHA-B, đồng thời làm tăng độ nhớt so với hồ CKD sử dụng GBFS ! ! 100! 50! 0! -13- 0! 30! 60! 90! 120! 150! 180! 210! 240! Thời#gian#(phút)# !! !Với 300! hàm lượng RHA-B sử 350! 100%XM! 100%XM! 30XM40GBFS30RHA5B! dụng từ 20÷25% kết hợp 90%XM+10%RHA! 300! 250! 40XM35GBFS25RHA5B! với GBFS từ 30÷35% 85%XM+15%RHA! ! 50XM30GBFS20RHA5B! 80%XM+20%RHA! 800 250! 40XM35GBFS25RHA5A! giúp giảm độ nhớt hồ 40%XM35%GBFS25%RHA-B 200! 75%XM+25%RHA! 50XM30GBFS20RHA5A! 100%XM 700 200! CKD so với hồ XM Đây 40%XM60%GBFS 70%XM+30%RHA! 600 40%XM60%RHA-B 150! sở quan trọng cho việc 150! 500 nghiên cứu sử dụng hỗn 100! 100! 400 hợp phụ gia khoáng GBFS300 50! 50! (RHA-B) chế tạo hỗn 200 0! hợp bê tông tự lèn cường -82100 0! 0! 30! 60! 90! 120! 150! 180! 210! 240! độ cao mà không cần sử 0! 30! 060! 90! 120! 150! 180! 210! 240! Thời&gian&(phút)& 50 100 150 200 dụng nhiều PGSD Mặt Thời#gian#(phút)# ! ! Thời gian (giờ) !khác kết nghiên cứu Hình hưởng hỗn hợp GBFS-RHA ! 300! 4.6: !Ảnh ! 100%XM! 0.007 cho thấy độ nhớt đến độ nhớt hồ CKD 30XM40GBFS30TTB! 250! 40XM35GBFS25TTB! 0.006 40%XM60%RHA-B hồ CKD sử dụng RHA-A lớn đáng kể 50XM30GBFS20TTB! so với độ nhớt hồ CKD sử dụng 100%XM 0.005 40XM35GBFS25TTA! RHA-B với hàm lượng nhau, đặc biệt hàm lượng RHA-A lớn 30% 200! 40%XM60%GBFS Độ&nhớt&(mPa.s)& Tốcđộđộ tăng (W/g) Tốc tăng nhiệtnhiệt (mW/g) Tổng nhiệt thuỷ hoá (J) Độ&nhớt&(mPa.s)& Độ#nhớt#(mPa.s)# ! 50XM30GBFS20TTA! 40%XM35%GBFS25%RHA-B Tổng nhiệt thuỷ hoá (J) Tốc độ tăng nhiệt (mW/g) 0.004 4.2.3 Ảnh hưởng xỉ lò cao150! tro trấu đến tốc độ tăng nhiệt thuỷ hoá 0.003 tổng nhiệt thuỷ hoá xi măng 0.002 100! Kết nghiên cứu nhận định: Sử dụng 60% PGK (GBFS, RHA-B hay hỗn hợp 0.001 GBFS-RHA-B) thành phần50!CKD làm0.007 giảm mạnh lượng nhiệt thuỷ hoá ! như40%XM35%GBFS25%RHA-B tốc độ toả nhiệt so với hồ CKD sử0.006 dụng 100%XM 96 Với120 lượng 800 24 48 72 40%XM60%RHA-B 144 dùng 168 192 0! -0.001 100%XM XM hồ CKD sử dụng 0! 60%GBFS có tốc độ toả nhiệt trước 30 ! 700 100%XM Thời gian (giờ) 30! 60! 90! 120! 150! 180! 210! 240! 40%XM60%GBFS 0.005 40%XM60%GBFS 40%XM35%GBFS25%RHA-B 600tổngHình 40%XM60%RHA-B nhiệt thuỷ hoábịtrước đáng kể hưởng so vớicủa hồGBFS CKDvàsửRHA-B dụng! Thời&gian&(phút)& 4.7: Thiết TAM 50 AIRgiờ sử lớn !!!Hình 4.8: Ảnh 0.004 500 60% RHA-B hồ CKD sử gồm 35%GBFS25%RHA-B, ! ! dụng dụng thívànghiệm nhiệt thuỷ hố hỗn! hợp đến 0.003tốc độ tăng nhiệt thuỷ hoá XM !nhiên 400 tốc độ toả nhiệt sau 30 tổng lượng nhiệt thuỷ hoá sau 50 0.002 300 Một nhận địnhSau đưa từ quảđầu nghiên cứutổng nhiệt sau: Sửthuỷ dụnghoá 60% PGK chúng lại số thấp khoảng 20kết tiên, 0.001 200 tốc độ toả nhiệthay củahỗn hồhợp CKD chứa hỗn hợp (GBFS, RHA-B GBFS-RHA-B) tronggồm thành40%XM60%RHA-B phần CKD làm giảm mạnh -82100 thấp so với hồ CKD chứa 40%XM35%GBFS25%RHA-B Tuy nhiên mức 24 48 72 96 120 144 168 192 tốc độ toả nhiệt tổng nhiệt thuỷ-0.001 hoá 0so với hồ CKD sử dụng 100%XM độ chênh lệch đáng kể sau Thời gian 20 (giờ) tổng 50 100khơng150 200Đồng thời giai đoạn ! hoàn toàn hợp vớiđộlýtoả thuyết nghiên trước [117] Thời gian (giờ)phù lượng Điều nhiệtnày thuỷ hoá tốc nhiệtvàcủa chúng gầncứu tương đương ! 0.007 Với lượng dùng XM hồ 0.006 40%XM60%RHA-B CKD sử dụng 60%GBFS có tốc độ toả 100%XM 0.005 40%XM60%GBFS 40%XM35%GBFS25%RHA-B 0.004 nhiệt trước 30 tổng nhiệt thuỷ 0.003 hoá trước 50 lớn đáng kể so 0.002 với hồ CKD sử dụng 60%RHA-B 0.001 0.007 hồ CKD sử dụng 35%GBFS25%RHA24 48 72 40%XM60%RHA-B 96 120 144 168 192 B, nhiên tốc100%XM độ toả nhiệt sau 30 AIR sử huỷ hoá Tốc độ tăng nhiệt (mW/g) 0.006 -0.001 Thời gian (giờ) 40%XM60%GBFS ! 800 40%XM35%GBFS25%RHA-B 700 TổngTổng nhiệt thuỷ!hoá nhiệt thuỷ hoá(J/g)! (J) Tốcđộđộ tăng (W/g) Tốc tăng nhiệtnhiệt (mW/g) !! 100%XM 40%XM60%GBFS 600 40%XM60%RHA-B 500 400 300 200 100 0 24 48 72 96 120 Thời gian (giờ) 144 168 192 0.005 tổngcủa lượng nhiệt thuỷ hố ! Hình 40%XM35%GBFS25%RHA-B !!Hình Hình 4.8: Ảnh hưởng GBFS RHAHình 4.9:Ảnh Ảnhhưởng hưởng của GBFS 4.9: GBFSvà 4.8: Ảnh hưởng GBFS RHA-B ! 0.004 B! đến tốc độ tăng nhiệt thuỷ hoá XM RHA-B đến nhiệt thuỷ hoá XM sau 50 chúng lại thấp RHA-B đến nhiệt thuỷ XM đến tốc độ tăng nhiệt thuỷ hoá XM 0.003 Saucứu khoảng 20 nhiệt thuỷ hoá tốc độ toả nhiệt hồ ưa từ kết 0.002 nghiên sau: Sử đầu dụngtiên, 60%tổng PGK 0.001 CKD chứa hỗn hợplàm40%XM60%RHA-B thấp so với hồ CKD chứa ợp GBFS-RHA-B) thành phần CKD giảm mạnh 24 48 72 96 120 144 168 192 Tuy nhiên mức độ chênh lệch khơng đáng tổng nhiệt thuỷ-0.001 hố 040%XM35%GBFS25%RHA-B so với hồ CKD sử dụng 100%XM ! ! -144.2.4 Ảnh hưởng GBFS RHA đến hàm lượng Ca(OH)2 đá XM Kết thí nghiệm cho thấy hàm lượng CH mẫu chứa 100%XM lớn so với mẫu đối chứng hàm lượng tăng dần theo thời gian Với hàm lượng XM sử dụng (40%) hàm lượng CH có mẫu 4%XM60%GBFS so với mẫu sử dụng RHA, hỗn hợp GBFS-RHA hay hỗn hợp FA-SF tuổi ngày thấp cao tuổi 28 90 ngày So với tuổi ngày, hàm lượng CH mẫu 40%XM60%GBFS tiếp tục tăng lên tuổi ngày 28 ngày giảm tuổi 90 ngày Trong hàm lượng CH mẫu chứa 40%XM60%RHA-B, 40%XM35%GBFS25%RHA-B, 40%XM35%FA25%SF tăng đến tuổi ngày giảm tuổi Mẫu 40%XM35%FA25%SF có hàm lượng CH tất tuổi thấp mẫu 40%XM60%RHA-B mẫu 40%XM35%GBFS25%RHA-B, đặc biệt tuổi 28 ngày 90 ngày Hàm lượng CH mẫu 40%XM60%RHAB mẫu 40%XM35%GBFS25%RHA-B gần tương đương tất tuổi 20.0! Hàm$lượng$Ca(OH)2$(%)$ 18.0! 16.0! 100%XM! 40%XM35%GBFS25%RHA7B! 40%XM35%FA25%SF! 40%XM60%GBFS! 40%XM60%RHA7B! 14.0! 12.0! 10.0! 8.0! 6.0! 4.0! 2.0! 0.0! 3! 7! Tuổi$(ngày)$ 28! 90! Hình 4.10: Ảnh hưởng GBFS RHA-B đến hàm lượng Ca(OH)2 4.2.5 Ảnh hưởng hỗn hợp GBFS - RHA đến cấu trúc đá xi măng Nghiên cứu thực với mẫu sử dụng 100%XM mẫu sử dụng tỷ lệ XM:GBFS:RHA-B=40:35:25 theo khối lượng, sở sử dụng tỷ lệ N/CKD=0,3 Các mẫu chụp cấu trúc kính hiển vi điện tử quét (SEM) Hình ảnh chụp cho thấy mẫu sử dụng 100%XM, tinh thể CH dạng phiến khoáng ettrigite dạng hình kim xuất nhiều so với mẫu sử dụng GBFS-RHA-B Điều chứng tỏ hỗn hợp GBFS-RHA-B góp phần làm giảm đáng kể tinh thể CH khoáng ettrigite cấu trúc đá XM 4.3 Lựa chọn hàm lượng GBFS RHA hợp lý thành phần CKD Luận án sử dụng mơ hình thực nghiệm thành phần - tính chất Scheffe với hỗ trợ phần mềm Design-Expert để nghiên cứu mối quan hệ thành phần CKD đến hàm mục tiêu cường độ nén vữa tuổi 28 ngày 4.3.1 Thiết kế mơ hình thực nghiệm Thành phần - Tính chất ! -15Luận án tiến hành thiết kế cấp phối vữa theo phương pháp Okamura Các cấp phối vữa sử dụng cát mịn với tỷ lệ Vcát/Vvữa = 0,4 (theo thể tích), tỷ lệ N/CKD = 0,3 Lượng XM sử dụng từ 30÷50% (A), GBFS từ 20÷50% (B) RHA-B từ 10÷30% (C) Hàm lượng PGSD điều chỉnh cho hỗn hợp vữa đạt độ chảy loang 245±5mm, thời gian chảy qua phễu V 10±1s Kế hoạch thực nghiệm thành phần - tính chất chương trình Design - Expert đưa với 16 cấp phối có cấp phối thí nghiệm lặp lại Bảng 4.3: Kết cường độ nén cấp phối theo mơ hình thành phần-tính chất STT 10 11 12 13 14 15 16 XM (%) 50 40 35 45 50 30 30 40 30 50 30 30 50 40 40 50 GBFS (%) 30 50 50 30 40 40 50 30 45 40 50 40 20 40 50 20 RHA-B (%) 20 10 15 25 10 30 20 30 25 10 20 30 30 20 10 30 Cường độ nén (MPa) Thực nghiệm Dự đoán 86,9 87,7 75,7 76,4 76,1 76,8 86,3 85,4 83,2 81,2 78,1 78,7 75,8 76,9 83,2 84,6 79,5 78,4 83,5 83,2 75,9 76,5 78,5 77,9 81,9 82,6 85,3 84,5 76,3 75,9 83,6 82,5 4.3.2 Ảnh hưởng thành phần chất kết dính đến cường độ nén vữa Mơ hình hồn chỉnh biểu diễn mối quan hệ biến A, B, C với hàm mục tiêu cường độ nén mẫu vữa tuổi 28 ngày (R) đưa sau: R=42,71*A - 41,42*B - 137,91*C + 272,86*A*B + 362,34*A*C + 486,85*B*C 4.3.3 Lựa chọn hàm lượng GBFS RHA hợp lý thành phần CKD Chương trình Design-Expert đưa số phương án cấp phối có cường độ nén cao Từ cấp phối đề xuất này, luận án lựa chọn cấp phối hợp lý dựa nguyên tắc cường độ nén mẫu vữa tuổi 28 ngày đạt cao lượng dùng xi măng thấp nhằm giảm giá thành vữa bê tông, đồng thời tăng tính thân thiện với mơi trường, giảm hiệu ứng nhà kính Tỷ lệ sử dụng hợp lý theo khối lượng thành phần chất kết dính lựa chọn (sau làm tròn) sau: XM:GBFS:RHA-B = 40:36:24 -16CHƯƠNG 5: NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA BÊ TƠNG TỰ LÈN CƯỜNG ĐỘ CAO SỬ DỤNG CÁT MỊN VÀ HỖN HỢP PHỤ GIA KHỐNG XỈ LỊ CAO - TRO TRẤU 5.1 Nghiên cứu với vữa tự lèn cường độ cao 5.1.1 Thiết kế thành phần hỗn hợp vữa tự lèn cường độ cao Theo Okamura, việc thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông tự lèn cần thực trước tiên với vữa (mục 3.3) Các cấp phối vữa thể bảng 5.1 Bảng 5.1: Thành phần cấp phối vữa tự lèn cường độ cao Ký hiệu Vcát/Vvữa N/CKD CPV1 CPV2 CPV3 CPV4 CPV5 CPV6 CPV7 CPV8 CPV9 0,38 0,40 0,42 0,28 0,30 0,32 0,28 0,30 0,32 0,28 0,30 0,32 CM (kg) 984 984 984 1036 1036 1036 1088 1088 1088 XM (kg) 369 358 348 357 346 336 345 335 325 GBFS RHA-B (kg) (kg) 338 219 328 212 319 206 327 211 317 205 308 199 316 204 306 198 298 192 N (kg) 259 270 279 251 261 270 242 252 261 PGSD (%) 1,15 1,05 1,00 1,45 1,20 1,10 1,70 1,45 1,30 5.1.2 Ảnh hưởng tỷ lệ N/CKD Vcát/Vvữa đến tính chất vữa Các cấp phối vữa có ĐCL TV-V thí nghiệm đạt yêu cầu thiết kế Khi tỷ lệ N/CKD tỷ lệ Vcát/Vvữa tăng làm giảm lượng dùng PGSD Lượng dùng PGSD tăng đột biến sử dụng tỷ lệ N/CKD 0,28 Vcát/Vvữa 0,42 Kết nghiên cứu cường độ nén mẫu vữa cho thấy: Các cấp phối vữa có cường độ nén tuổi 28 ngày đạt lớn 60MPa Khi tăng tỷ lệ N/CKD tỷ lệ Vcát/Vvữa làm giảm cường độ nén mẫu vữa tuổi ngày, 28 ngày 90 ngày Mức độ ảnh hưởng tỷ lệ N/CKD đến cường độ nén mẫu vữa lớn so với mức độ ảnh hưởng tỷ lệ Vcát/Vvữa Cường$độ$nén$(MPa)$ 120! Tuổi!7!ngày! 100! Tuổi!28!ngày! Tuổi!90!ngày! 80! 60! 40! 20! 0! CPV1! CPV2! CPV3! CPV4! CPV5! CPV6! CPV7! CPV9! CPV9! Cấp$phối$vữa$ Hình 5.3: Ảnh hưởng tỷ lệ N/CKD Vcát/Vvữa đến cường độ nén vữa 120! $nén$(MPa)$ ! 100! 80! Tuổi!7!ngày! Tuổi!28!ngày! Tuổi!90!ngày! ! -175.2 Nghiên cứu với bê tông tự lèn cường độ cao 5.2.1 Thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông tự lèn cường độ cao Sử dụng cấp phối vữa nghiên cứu mục 5.1.1 làm vữa “nền” cho chế tạo hỗn hợp bê tông tự lèn cường độ cao với cốt liệu lớn sử dụng có Dmax=20mm Tỷ lệ Vcát/Vđá = 0,95 Thành phần cấp phối bê tông thống kê bảng 5.2 Bảng 5.2: Thành phần cấp phối bê tông tự lèn cường độ cao Ký hiệu Tỷ lệ thể tích CM/Đ CM/V N/CKD Đ (kg) CM (kg) XM GBFS RHA-B N PGSD (kg) (kg) (kg) (kg) (%) 0,28 0,30 0,32 0,28 0,30 0,32 0,28 0,30 0,32 773 773 773 801 801 801 829 829 829 689 689 689 714 714 714 739 739 739 267 259 252 255 247 240 243 235 229 CPBT1 CPBT2 0,38 CPBT3 CPBT4 CPBT5 0,95 0,40 CPBT6 CPBT7 CPBT8 0,42 CPBT9 245 238 231 233 226 220 222 216 209 158 153 149 151 146 142 144 139 135 188 195 279 179 186 193 170 177 183 1,15 1,05 1,00 1,45 1,20 1,10 1,70 1,45 1,30 5.2.2 Tính chất bê tơng tự lèn cường độ cao 5.2.2.1 Tính chất hỗn hợp bê tơng Kết thí nghiệm cho thấy: hỗn hợp bê tơng cấp phối có tiêu thí nghiệm ĐCL, T500, PJ, TV, PL đạt mục tiêu nghiên cứu Độ đồng cấp phối CPBT (2, 3, 5, 6, 9) đạt SR2, cấp phối CPBT (1, 4, 7, 8) đạt SR1 Bảng 5.3: Khả tự lèn hàm lượng bọt khí hỗn hợp bê tơng Ký hiệu CPBT1 CPBT2 CPBT3 CPBT4 CPBT5 CPBT6 CPBT7 CPBT8 CPBT9 ĐCL T500 (mm) (s) 810 3,5 830 3,0 790 4,0 730 5,5 760 4,5 750 4,0 730 6,0 710 7,5 740 5,0 PJ (mm) 4,5 4,0 2,0 6,0 4,0 3,0 8,0 5,0 6,5 TV (s) 12 15 10 19 14 11 21 19 14 PL (H2/H1) 0,91 0,93 0,96 0,94 0,98 0,98 0,85 0,87 0,94 SR (%) 15,8 14,4 11,3 15,6 11,8 10,7 19,3 16,8 14,7 Bọt khí (%) 2,32 2,16 1,92 2,28 1,97 1,84 2,46 2,18 2,07 PGSD (%) 1,15 1,05 1,00 1,45 1,20 1,10 1,70 1,45 1,30 5.2.2.2 Cường độ nén bê tơng Kết thí nghiệm (hình 5.6) cho thấy: Các cấp phối bê tơng thí nghiệm có cường độ nén tuổi 28 ngày đạt ≥ 60MPa Tương tự cường độ nén vữa, cường độ nén mẫu bê tông giảm tăng tỷ lệ N/CKD Vcát/Vvữa Cư 20! 0! CPV1! CPV2! CPV3! CPV4! CPV5! -18- CPV6! CPV7! CPV9! CPV9! Cấp$phối$vữa$ ! ! Cường$độ$nén$(MPa)$ 120! Tuổi!7!ngày! Tuổi!28!ngày! Tuổi!90!ngày! CPBT5! CPBT7! 100! 80! 60! 40! 20! 0! CPBT1! CPBT2! CPBT3! CPBT4! CPBT6! CPBT8! CPBT9! Cấp$phối$bê$tơng$ ! Hình 5.4:Ảnh hưởng tỷ lệ N/CKD Vcát/Vvữa đến cường độ nén bê tông 5.2.2.3 Cường độ kéo uốn bê tông Kết cho thấy: tương tự cường độ nén, cường độ kéo uốn cường độ kéo dọc trục mẫu bê tông giảm tăng tỷ lệ N/CKD Vcát/Vvữa 5.2.2.4 Cường độ kéo bửa bê tông Kết cho thấy: tăng tỷ lệ N/CKD Vcát/Vvữa cường độ kéo bửa mẫu bê tông giảm Tuy nhiên mức độ giảm thấp so với cường độ nén 5.2.3.1 Ảnh hưởng hàm lượng kích thước hạt lớn cốt liệu lớn đến khả tự lèn hỗn hợp bê tông - Sử dụng cấp phối CPBT5 làm cấp phối để đối chứng - Sử dụng cốt liệu lớn có kích thước hạt lớn (Dmax) 10mm - Sử dụng tỷ lệ Vcát/Vđá 0,85 1,05 Bảng 5.4: Thành phần cấp phối bê tông sử dụng nghiên cứu ảnh hưởng cốt liệu lớn đến tính chất tự lèn hỗn hợp bê tông Ký hiệu Vcát/Vđá Dmax Đ (kg) CM XM GBFS RHA-B PGSD N (kg) (kg) (kg) (kg) (kg) (%) CPBT5 CPBT5.1 CPBT5.2 CPBT5.3 801 801 866 746 714 714 690 735 0,95 0,95 0,85 1,05 20 10 20 20 247 247 239 254 226 226 219 233 146 146 141 151 186 186 180 191 1,20 1,20 1,10 1,50 Bảng 5.5: Ảnh hưởng CLL đến khả tự lèn HHBT Ký hiệu CPBT5 CPBT5.1 CPBT5.2 CPBT5.3 ĐCL T500 PJ (mm) (s) (mm) 760 780 680 730 4,5 3,5 6,5 5,5 4,0 3,0 7,0 6,0 TV (s) 14 12 22 18 PL SR Bọt khí (H2/H1) (%) (%) 0,98 0,98 0,90 0,92 11,8 10,3 14,7 15,8 1,97 2,04 1,95 2,18 PGSD (%) 1,20 1,20 1,10 1,50 ! -19Kết nghiên cứu cho thấy: hàm lượng cốt liệu lớn tăng lên (Vcát/Vđá = 0,85) giảm xuống (Vcát/Vđá = 1,05), làm giảm khả tự lèn HHBT Đồng thời, tăng Dmax cốt liệu làm giảm khả tự lèn HHBT 5.2.3.2 Ảnh hưởng hàm lượng kích thước hạt lớn cốt liệu lớn đến tính chất lý bê tơng Kết thí nghiệm cho thấy: cường độ nén mẫu bê tông tăng lên khoảng 3,6% giảm Dmax cốt liệu lớn từ 20mm xuống 10mm Cường độ nén mẫu bê tông sử dụng tỷ lệ Vcát/Vđá = 0,95 cao 1,3% so với cường độ nén mẫu bê tông sử dụng tỷ lệ Vcát/Vđá = 0,85 cao 4,3% so với mẫu bê tông sử dụng tỷ lệ Vcát/Vđá = 1,05 Tuy nhiên chênh lệch không lớn 5.3 Nghiên cứu tính chất bê tơng tự lèn cường độ cao với cấp phối hợp lý cấp phối đối chứng 5.3.1 Lựa chọn thiết lập cấp phối đối chứng Luận án lựa chọn sử dụng cấp phối CPBT5.1 cấp phối hợp lý luận án Để thuận lợi cho việc trình bày, cấp phối CPBT5.1 chuyển ký hiệu thành CPHL Các cấp phối sử dụng nghiên cứu đối chứng thể bảng 5.6 Bảng 5.6: Thành phần vật liệu cấp phối nghiên cứu đối chứng Lượng dùng vật liệu cho 1m3 bê tông (kg) Ký hiệu Đ CPHL CPĐC1 CPĐC2 CPĐC3 CPĐC4 CPĐC5 CPĐC6 801 801 801 801 801 801 801 CM CT XM GBFS RHA-B RHA-A FA 714 714 714 714 714 714 - 734 247 665 438 487 247 255 247 226 216 226 226 146 144 146 149 - SF N - 186 - 199 - 196 - 189 - 187 188 155 179 - 186 PGSD (%) 1,2 1,4 0,7 1,8 2,4 1,7 1,2 5.3.2 Khả tự lèn hỗn hợp bê tông Bảng 5.7: Khả tự lèn hỗn hợp bê tông nghiên cứu đối chứng Ký hiệu CPHL CPĐC1 CPĐC2 CPĐC3 CPĐC4 CPĐC5 CPĐC6 ĐCL (mm) 780 770 730 800 780 755 710 T500 PJ (s) (mm) 3,5 3,0 4,5 5,0 3,0 3,0 7,5 4,0 6,5 3,0 2,5 4,0 5,0 4,0 TV (s) 12 12 10 24 19 11 PL (H2/H1) 0,98 0,95 0,92 0,94 0,97 0,90 0,96 SR PGSD Bọt khí (%) (%) (%) 10,3 1,20 2,04 13,8 1,40 1,90 14,9 0,70 1,82 8,70 1,80 2,31 9,20 2,40 2,54 14,4 1,70 1,92 10,6 1,00 1,98 -20Các kết nghiên cứu cho thấy: hỗn hợp bê tơng có khả tự lèn cao, độ đồng tốt Cấp phối sử dụng RHA-A cần lượng dùng PGSD lớn 100% so với cấp phối sử dụng RHA-B Cấp phối sử dụng GBFS làm giảm đến 50% lượng dùng PGSD so với cấp phối sử dụng 100%XM Khi sử dụng hỗn hợp GBFS-RHA với tác dụng tương hỗ giúp giảm đến 16,7% lượng dùng PGSD so với cấp phối sử dụng 100%XM Bên cạnh hỗn hợp bê tơng sử dụng tổ hợp phụ gia khoáng FA-SF cần lượng dùng PGSD lớn so với cấp phối sử dụng 100%XM cấp phối sử dụng hỗn hợp GBFS-RHA-B Cấp phối sử dụng cát thô cần dùng PGSD thấp so với cấp phối sử dụng cát mịn khoảng 20% 5.3.3 Thời gian kết thúc đông kết hỗn hợp bê tông Cường%độ%nén%(MPa)% Kết nghiên cứu cho thấy: tăng lượng dùng PGSD làm kéo dài thời gian kết thúc đông kết hỗn hợp bê tông Các cấp phối sử dụng phụ gia 140! Tuổi!7!ngày! khống có thời gian kết thúc đông dàiTuổi!28!ngày! so với cấp phốiTuổi!90!ngày! sử dụng 100%XM 120! Tuổi!180!ngày! Tuổi!360!ngày! 5.3.4 Cường độ nén mẫu bê tơng 100! Kết 80! thí nghiệm cho thấy: Các mẫu bê tơng có cường độ nén tuổi 28 ngày 60! đạt >60MPa Ở tuổi 28 ngày, mẫu bê tông sử dụng hỗn hợp GBFS-RHA-B (CPHL) có cường độ nén cao đến 21% so với cấp phối sử dụng 100%XM 40! (CPĐC1) Cấp phối sử dụng RHA-A (CPĐC4) có cường độ nén cao cấp 20! phối sử dụng RHA-B (CPHL) khoảng 3,3% Cấp phối sử dụng cát thơ 0! (CPĐC6) có cường CPĐC1! độ nén cao khoảng 7,5% CPĐC4! so với cấpCPĐC5! phối sử CPĐC6! dụng cát CPHL! CPĐC2! CPĐC3! mịn (CPHL) Cấp phối sử dụng hỗnCấp%phối%bê%tơng% hợp GBFS-RHA-B (CPHL) có cường độ ! !nén cao đến 24,2% so với cấp phối sử dụng hỗn hợp SF-FA (CPĐC5) 140! Tuổi!7!ngày! Tuổi!180!ngày! Cường%độ%nén%(MPa)% 120! Tuổi!28!ngày! Tuổi!360!ngày! Tuổi!90!ngày! 100! 80! 60! 40! 20! 0! CPHL! CPĐC1! CPĐC2! CPĐC3! CPĐC4! CPĐC5! CPĐC6! Cấp%phối%bê%tơng% Hình 5.13: Cường độ nén mẫu bê tông nghiên cứu đối chứng 5.3.5 Cường độ kéo mẫu bê tông Sử dụng phụ gia khoáng làm tăng cường độ kéo uốn mẫu bê tông so với sử dụng 100%XM Mẫu bê tơng sử dụng hỗn hợp GBFS-RHA-B có cường độ kéo uốn cao 26,6% so với cấp phối sử dụng 100%XM, cao 16,7% so với cấp phối sử dụng hỗn hợp FA-SF Mẫu bê tông sử dụng cát mịn (CPHL) cho giá trị cường độ kéo uốn thấp 5,8% so với cấp phối sử dụng cát thô (CPĐC6) Mẫu bê tông sử dụng RHA-B (CPHL) có cường độ kéo uốn thấp 3,9% so với mẫu bê tông sử dụng RHA-A (CPĐC4) ! 35! Ứng%suất%(MPa)% 30! CPHL! -21- CPĐC2! 25! CPĐC1! 20! 15! y!=!45769x!1!0.7052! ! Mô%đun%đàn%hồi%(103.MPa%)% 5.3.6 Mô đun đàn hồi mẫu bê10!tơng y!=!36531x!1!0.664! Kết thí nghiệm cho thấy: CPHL5!có mơ đun đàn hồi cao y!=!39591x!1!0,435! CPĐC1 có mô đun đàn hồi thấp Cấp phối 0!sử0!dụng0.0002! đơn khoáng GBFS cấp phối0.001! sử 0.0004! 0.0006! 0.0008! dụng đơn khống RHA-B có mơ đun đàn hồi thấpBiến%dạng%(mm)% cấp phối sử dụng hỗn hợp GBFS-RHA-B 13,6% 5,4% Cấp phối sử dụng hỗn hợp PGK ! 60! GBFS-RHA-A (CPĐC4) có 45.8! 45.2! 50! mơ đun đàn hồi thấp cấp 43.4! 44.5! 40.9! 39.6! 36.5! phối sử dụng GBFS-RHA-B 40! (CPHL) khoảng 2,9% Kết 30! nghiên cứu cho thấy, mô 20! đun đàn hồi mẫu bê tông 10! sử dụng cát mịn (CPHL) có 0! CPHL! CPĐC1! CPĐC2! CPĐC3! CPĐC4! CPĐC5! CPĐC6! giá trị tương đương với mẫu bê Hình 5.18: MđhCấp%phối%bê%tơng% CPHL CPĐC ! tông sử dụng cát thơ (CPĐC6) 5.3.7 Co ngót mẫu bê tơng 5.3.7.1 Co ngót nội sinh Độ%co%nội%sinh%(mm/m)% Độ%co%nội%sinh%(mm/m)% CPĐC1 sử dụng 665kg xi măng cho giá trị co ngót nội sinh tuổi 28 ngày lớn 157% so với giá trị co ngót cấp phối CPHL (sử dụng 247kg xi măng) Thời%gian%(ngày)% Cấp phối CPHL CPĐC5 sử 0! 2! 4! 6! 8! 10!Thời%gian%(ngày)% 12! 14! 16! 18! 20! 22! 24! 26! 28! dụng lượng XM tương tự 0.0! 0! 2! 4! 6! 8! 10! 12! 14! 16! 18! 20! 22! 24! 26! 28! 0.0! nhiên kết đo co nội 10.1! 10.1! CPHL! 10.2! sinh CPĐC5 lại lớn 10.2! CPĐC1! CPHL! 10.3! CPĐC2! CPĐC1! cấp phối CPHL đến 55% Cấp 10.3! CPĐC3! 10.4! CPĐC2! CPĐC4! phối CPHL có giá trị co ngót 10.4! CPĐC3! 10.5! CPĐC5! CPĐC4! nội sinh cao cấp phối 10.5! 10.6! CPĐC6! CPĐC5! 10.7! CPĐC6! CPĐC4 14,3% Sử dụng cát 10.6! 10.8! mịn làm tăng 9,2% biến dạng 10.7! 10.8! Hình 5.19: Co ngót nội sinh cấp phối co ngót nội sinh bê tơng so ! nghiên cứu đối chứng Thời%gian%(ngày)% với cấp phối sử dụng cát thô ! 0! 2! 4! 6! 8! 10! Thời%gian%(ngày)% 12! 14! 16! 18! 20! 22! 24! 26! 28! 0! 2! 4! 6! 8! 10! 12! 14! 16! 18! 20! 22! 24! 26! 28! 0.0! Tổng%co%ngót%(mm/m)% Tổng%co%ngót%(mm/m)% 5.3.7.2 Tổng co ngót Kết cho thấy: giá trị tổng co ngót lớn, đồng thời tốc độ co ngót diễn nhanh nhiều so với co ngót nội sinh Sử dụng lượng XM lớn cho giá trị tổng co ngót lớn Tuy nhiên mức độ ảnh hưởng chúng thấp so với co ngót nội sinh, đặc biệt tuổi sớm 0.0! 10.2! 10.2! 10.4! 10.4! 10.6! 10.8! 10.6! 11.0! 10.8! ! ! CPHL! CPĐC1! CPHL! CPĐC2! CPĐC3! CPĐC1! CPĐC4! CPĐC2! CPĐC5! CPĐC3! CPĐC6! CPĐC4! CPĐC5! CPĐC6! 11.2! 11.0! 11.2! Hình 5.20: Tổng co ngót cấp phối nghiên cứu đối chứng ! ! ! -225.3.8 Độ ẩm tương đối (RH) mẫu bê tông Độ%ẩm%tương%đối%(%)% CPHL! CPĐC1! CPĐC2! CPĐC3! Kết nghiên cứu cho thấy: CPĐC4! CPĐC5! CPĐC6! Cấp phối sử dụng RHA có 98! 96! mức độ suy giảm RH chậm 94! đáng kể so với cấp phối 92! 90! sử dụng hoàn toàn xi măng 88! cấp phối sử dụng phụ gia 86! khoáng FA-SF, đồng thời RH 84! 82! trì mức cao 80! khoảng thời gian 78! 0! 7! 14! 21! 28! 35! 42! 49! 56! dài Cấp phối sử dụng RHAThời%gian%(ngày)% A có mức độ suy giảm RH theo thời gian chậm so Biểu đồ 5.21: Độ ẩm tương đối theo thời với cấp phối sử dụng RHA-B gian cấp phối đối chứng 5.3.9 Độ hút nước mao quản bê tông Kết nghiên cứu cho thấy: CPĐC1 có độ hút nước mao quản lớn nhất, CPĐC5 có độ hút nước mao quản nhỏ tất tuổi thí nghiệm Điều chứng tỏ PGK cải thiện đáng kể độ đặc cấu trúc đá bê tông SF với cỡ hạt mịn thể vai trò vi cấu trúc tốt nhất, giúp giảm độ rỗng dẫn đến giảm độ hút nước mao quản bê tông Các cấp phối sử dụng RHA có độ hút nước mao quản cao so với cấp phối sử dụng hỗn hợp FA-SF   5.3.10 Mức độ thấm ion clo mẫu bê tông Kết nghiên cứu cho thấy: Cấp phối sử dụng 100%XM có mức độ thấm ion clo lớn nhất, cấp phối sử dụng hỗn hợp FA-SF có mức độ thấm ion clo nhỏ Sử dụng hỗn hợp GBFS-RHA-B làm giảm mức độ thấm ion clo đến 377% so với cấp phối sử dụng 100%XM Kết nghiên cứu cho thấy cấp phối sử dụng đơn khoáng GBFS làm giảm mức độ thấm ion clo mẫu bê tông đến 83% so với cấp phối sử dụng hỗn hợp GBFS-RHA-B Tuy nhiên cấp phối sử dụng đơn khoáng RHA-B lại có mức độ thấm ion clo lớn 74% so với cấp phối sử dụng hỗn hợp GBFS-RHA-B Sử dụng cát thô làm giảm mức độ thấm ion clo mẫu bê tông xuống khoảng 12,2% so với cấp phối sử dụng cát mịn Trong sử dụng RHA-A (CPĐC4) làm tăng mức độ thấm ion clo mẫu bê tông lên 23,7% so với cấp phối sử dụng RHA-B (CPHL) 5.3.11 Cường độ bám dính cốt thép bê tông Cấp phối sử dụng hỗn hợp FA-SF có cường độ bám dính cao 24,6% so với mẫu sử dụng 100%XM Kết thí nghiệm cho thấy: cường độ bám dính mẫu bê tơng sử dụng hỗn hợp GBFS-RHA-B cao 30,2% so với mẫu bêtông sử dụng 100%XM, cao 24,7% so với mẫu bê tơng sử dụng đơn khống GBFS Tuy nhiên chúng lại thấp 3,35% so với mẫu bê tông sử dụng đơn khoáng RHA-B, thấp 5,45% so với mẫu bê tông sử dụng hỗn hợp GBFS-RHA-A thấp 9,64% so với mẫu bê tông sử dụng cát hạt thô ! -235.4 Ảnh hưởng chế độ trộn đến tính chất bê tơng tự lèn cường độ cao 5.4.1 Ảnh hưởng chế độ trộn đến khả trì độ chảy loang hàm lượng bọt khí hỗn hợp bê tơng Ở chế độ tĩnh, mức độ suy giảm độ chảy loang hỗn hợp bê tơng diễn nhanh chóng so với chế độ quay chậm (quay từ 8÷10 vòng/phút) Ở chế độ tĩnh chế độ quay chậm, cấp phối sử dụng đơn khoảng GBFS có mức độ suy giảm độ chảy loang thấp nhất, cấp phối sử dụng đơn khoáng RHA-A có mức độ suy giảm độ chảy loang lớn Đối với chế độ tĩnh hay chế độ quay chậm, hàm lượng bọt khí giảm theo thời gian, mức độ giảm từ thời điểm Tbd ÷ 60 phút nhanh so với thời điểm từ 60÷120 phút Mức độ giảm hàm lượng bọt khí với chế độ quay chậm lớn đáng kể so với chế độ tĩnh 5.4.2 Ảnh hưởng chế độ trộn đến cường độ nén mẫu bê tơng Kết thí nghiệm cho thấy: Ở chế độ tĩnh, cường độ nén mẫu bê tơng có xu hướng giảm kéo dài thời gian lưu mẫu (từ thời điểm Tbđ, sau 60 phút, 120 phút 180 phút) Với chế độ quay chậm, cường độ nén mẫu bê tơng có xu hướng tăng lên với khoảng thời gian lưu mẫu từ 60÷120 phút Sau khoảng thời gian 120 phút lưu mẫu, cường độ nén lại có xu hướng giảm Cường%độ%nén%(MPa)% Hàm%lượng%bọt%khí%(%)% 120! Thời!điểm!Tbd! 100! 3.0! Sau!60!phút! Thời!điểm!Tbd! 80! 2.5! Sau!120!phút! Sau!60!phút! Sau!120!phút! 2.0! 60! 1.5! 40! 1.0! 20! 0.5! 0! 0.0! CPHL! CPHL! CPĐC1! CPĐC2! CPĐC1! CPĐC2!Cấp%phối%bê%tông% CPĐC3! CPĐC4! CPĐC3! CPĐC4! CPĐC5! CPĐC5! CPĐC6! CPĐC6! Cấp%phối%tơng% Hình 5.37: Cường độ nén mẫu bê tông tuổi 28 ngày với chế độ tĩnh ! ! ! Cường%độ%nén%(MPa)% 135! 120! Thời!điểm!Tbd! Sau!60!phút! Sau!120!phút! Sau!180!phút! 105! 90! 75! 60! 45! 30! 15! 0! CPHL! CPĐC1! CPĐC2! CPĐC3! CPĐC4! CPĐC5! CPĐC6! Cấp%phối%bê%tơng% Hình 5.38: Cường độ nén mẫu bê tông tuổi 28 ngày với chế độ quay chậm ! ! -24KẾT LUẬN I KẾT LUẬN Trong phạm vi nghiên cứu, với nguyên vật liệu lựa chọn sử dụng, từ kết nghiên cứu, luận án đưa số kết luận sau: 1) Luận án chế tạo thành cơng bê tơng có khả tự lèn, đồng thời có cường độ nén tuổi 28 ngày >60MPa sở sử dụng cát mịn, hỗn hợp phụ gia khoáng GBFS-RHA-B số vật liệu sẵn có Việt Nam Cấp phối hợp lý (CPHL) luận án lựa chọn có khả tự lèn tốt, cường độ nén tuổi 28 ngày đạt 94,7MPa, đồng thời chúng có đặc tính kỹ thuật gần tương đương với mẫu bê tông sử dụng cát thô (CPĐC6) Cụ thể: CPHL có cường độ nén tuổi 28 ngày thấp 7,5%, mô đun đàn hồi, mức độ thấm ion clo tương đương, cường độ bám dính cốt thép bê tông thấp 4% so với CPĐC6 2) Sử dụng kế hoạch thực nghiệm thành phần - tính chất Scheffe với hỗ trợ phần mềm Design-Expert tìm tỷ lệ hợp lý thành phần XM (A):GBFS (B):RHA-B (C) chất kết dính sau: A:B:C =40:36:24 theo khối lượng, tương ứng tỷ lệ thể tích A:B:C=35:35:30 3) Tác dụng tương hỗ GBFS RHA-B, kết hợp sử dụng hàm lượng PGSD hợp lý sở quan trọng chế tạo bê tông tự lèn cường độ cao mà không cần sử dụng VMA Đồng thời với hiệu ứng tương hỗ giúp thay đến 60%XM hỗn hợp GBFS-RHA-B mà không làm giảm chất lượng CKD Cụ thể sau thay thế, với lượng dùng 247kg XM thành phần CKD chế tạo mẫu bê tơng có cường độ nén cao 21%, cường độ kéo uốn cao 26,6%, mô đun đàn hồi cao 25,5%, hệ số hút nước mao quản giảm 49%, tổng điện lượng truyền qua mẫu thử thấm ion clo giảm 377%, cường độ bám dính cốt thép bê tơng tăng 30,2% so với mẫu bê tông sử dụng 665kg XM tuổi 28 ngày 4) Đã chứng minh vai trò nội dưỡng hộ RHA-B bê tơng Với vai trò nội dưỡng hộ RHA-B, kết hợp với việc thay 60%XM hỗn hợp GBFS-RHA-B làm giảm 157% giá trị co ngót nội sinh, giảm 55% giá trị tổng co ngót bê tơng tuổi 28 ngày so với mẫu bê tông sử dụng 100%XM II KIẾN NGHỊ VỚI NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 1) Tiếp tục nghiên cứu thêm đặc tính lưu biến hỗn hợp vữa hỗn hợp bê tông luận án lựa chọn Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng bụi bùn sét mơ đun độ lớn cát mịn đến tính chất bê tông tự lèn cường độ cao 2) Nghiên cứu thêm số ứng xử học kết cấu dầm, cột, kết cấu mỏng với thông số khác từ biến, dao động nhằm khẳng định khả ứng dụng loại bê tông thực tế DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU CỦA TÁC GIẢ Các báo Hội thảo khoa học công nghệ 1) Trần Đức Trung, Bùi Danh Đại, Vũ Đình Đấu (2016), Nghiên cứu khả sử dụng tro trấu cơng nghiệp làm phụ gia khống cho bê tơng cường độ cao Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học Công nghệ - Trường Đại học Xây dựng lần thứ 17 (tập 1), ISBN 978-604-82-1982-6, trang 412-421 Các báo khoa học đăng tạp chí chuyên ngành 1) Trần Đức Trung, Bùi Danh Đại, Vũ Đình Đấu (2015), Nghiên cứu chế tạo vữa cho bê tông tự lèn, cường độ cao sử dụng cát mịn hỗn hợp phụ gia khống xỉ lò cao - tro trấu Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Trường Đại học Xây dựng, ISSN: 1859-2996, số 24, trang 67-76 2) Trần Đức Trung (2018), Một số phương pháp thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông tự lèn Tạp chí Kết cấu Cơng nghệ Xây dựng - Hội Kết cấu Công nghệ Xây dựng Việt Nam, ISSN: 1859.3194, số 27, trang 90 -104 3) Trần Đức Trung (2018), Ảnh hưởng số phụ gia khoáng đến biến dạng co ngót bê tơng tự lèn cường độ cao Tạp chí Xây dựng Việt Nam, ISSN: 0866.8762, số 604, trang 71-75 ... Nam, cát mịn chưa sử dụng chế tạo bê tông tự lèn cường độ cao 1.9 Tình hình nghiên cứu sử dụng hỗn hợp phụ gia khống xỉ lò cao- tro trấu bê tông bê tông tự lèn cường độ cao giới Việt Nam Một số nghiên. .. sử dụng phụ gia khống xỉ lò cao tro trấu chế tạo bê tông tự lèn cường độ cao 2.3.1 Vai trò phụ gia khống bê tơng tự lèn cường độ cao 2.3.1.1 Ảnh hưởng phụ gia khoáng đến khả tự lèn hỗn hợp bê. .. 5: NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA BÊ TÔNG TỰ LÈN CƯỜNG ĐỘ CAO SỬ DỤNG CÁT MỊN VÀ HỖN HỢP PHỤ GIA KHỐNG XỈ LỊ CAO - TRO TRẤU 5.1 Nghiên cứu với vữa tự lèn cường độ cao 5.1.1 Thiết kế thành phần hỗn hợp