Đề tài:Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia mịn bột đá vôi và tro bay nhiệt điện đến tính chất của hỗn hợp bê tông bơm

Hiện nay việc sử dụng hỗn hợp bê tông bơm trộn sẵn ngày càng phổ biến nhờ những ưu điểm vượt trội về chất lượng, độ ổn định, giảm diện tích sử dụng trong quá trình xây dựng công trình và góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường do quá trình vận chuyển vật liệu rời gây ra. Xuất phát từ thực tế đó mà đề tài Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia mịn bột đá vôi và tro bay nhiệt điện đến tính chất của hỗn hợp bê tông bơm đã được thực hiện.

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PHỤ GIA MỊN BỘT ĐÁ VƠI VÀ TRO BAY NHIỆT ĐIỆN ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG BƠM TS NGUYỄN NHƯ QUÝ Trường Đại học Xây dựng Giới thiệu chung Hiện việc sử dụng hỗn hợp bê tông bơm trộn sẵn ngày phổ biến nhờ ưu điểm vượt trội chất lượng, độ ổn định, giảm diện tích sử dụng q trình xây dựng cơng trình góp phần làm giảm nhiễm mơi trường q trình vận chuyển vật liệu rời gây Hỗn hợp bê tông bơm thời điểm vận chuyển bơm cần có độ sụt khoảng SN=8-12 cm [1] Mặt khác, biết, để đảm bảo tính bơm đạt yêu cầu, hỗn hợp bê tơng bơm cần có hàm lượng vữa đủ lớn cho phép tạo lớp vữa bôi trơn thành ống Kết nghiên cứu thực tiễn ứng dụng cho thấy lượng vữa hỗn hợp bê tông bơm phải nằm khoảng tương ứng với hàm lượng cốt liệu nhỏ từ 40-44% Xuất phát từ yêu cầu trên, có mặt phụ gia hố dẻo hàm lượng bột lớn hai yếu tố quan trọng giúp bảo đảm tính bơm hỗn hợp bê tơng Trong đề tài việc tối ưu hố lượng dùng phụ gia siêu dẻo theo phương pháp đo độ chảy loang vữa TS Nguyễn Như Quý đề xuất kết hợp với việc sử dụng phụ gia mịn bột đá vôi (BĐV) tro bay nhiệt điện (TBNĐ) góp phần làm tăng tính hiệu hỗn hợp bê tông bơm, cụ thể là: + Hàm lượng phụ gia siêu dẻo tối ưu cho phép phát huy tốt khả hố dẻo mà khơng gây phân tầng tách nước + Sự có mặt phụ gia mịn giúp giảm lượng dùng ximăng góp phần giảm nhiệt thuỷ hoá giảm thiểu nứt nhiệt phạm vi định, giúp tiết kiệm ximăng, giảm giá thành + Sự có mặt phụ gia mịn có khả cải thiện tính chất hỗn hợp bê tơng bơm, hạn chế q trình tổn thất độ sụt, làm tăng phạm vi ứng dụng loại bê tông Vật liệu sử dụng phương pháp nghiên cứu 1.1 Vật liệu sử dụng 1.1.1 Ximăng Đề tài sử dụng ximăng PCB-30 nhà máy ximăng Chinfon Hải Phòng sản xuất đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn TCVN 6260-1997 Kết thí nghiệm tiêu lý ximăng PCB-30 nêu bảng Bảng Các tính chất lý ximăng Chinfon Hải Phòng PCB-30 Khối lượng riêng (g/cm ) Độ mịn Blaine (cm /g) Độ dẻo tiêu chuẩn (%) Độ ổn định thể tích (mm) 3,04 3440 30 0,5 Thời gian đông kết (phút) BĐĐK KTĐK 100 195 Giới hạn bền nén (MPa) 31,5 18,4 1.1.2 Cốt liệu mịn Đề tài sử dụng tro bay qua tuyển nhà máy nhiệt điện Phả Lại đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn kỹ thuật ASTM C618 thuộc loại F BĐV Yên Bái Một số tính chất lý phụ gia mịn nêu bảng Bảng Một số tính chất lý phụ gia mịn Loại phụ gia mịn Độ mịn Blaine (cm2/g) Khối lượng riêng (g/cm ) Độ ẩm (%) Tiêu chuẩn thí nghiệm TBNĐ (TBNĐ) 3400 2,14 2,7 ASTM C618 BĐV (BĐV) 5400 2,70 0,2 JIS 1.1.3 Cốt liệu Cốt liệu lớn đá dăm cácbonát D max =20mm mỏ đá Kiện Khê, Hà Nam đáp ứng yêu cầu TCVN www.vatlieuxaydung.org.vn 1771-1987 Cốt liệu nhỏ cát vàng Sông Lô đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn TCVN 1770-1986 Các tính chất lý thành phần hạt cốt liệu nêu bảng Bảng Các tính chất lý cốt liệu Loại cốt liệu Khối lượng thể tích khơ chọc chặt (kg/m ) Khối lượng thể tích xốp (kg/m ) Khối lượng riêng (g/cm ) Độ rỗng trạng thái khô chọc chặt (%) Môđun độ lớn Cát vàng 1430 1610 2,64 39,0 2,4 Đá dăm 1410 1630 2,65 38,5 - * Ghi chú: Khối lượng thể tích xốp xác định theo TCVN 340-86 khối lượng thể tích trạng thái khô chọc chặt xác định theo ASTM C29 Bảng Thành phần hạt cốt liệu (lượng sót tích luỹ, %) Cỡ sàng (mm) Loại cốt liệu Cát vàng Đá dăm 40 20 10 2,5 1,25 0,63 0,315 0,14 - 5,0 73,0 22,0 8,7 - 19,6 - 39,8 - 71,6 - 98,7 - 35 35 30 25 20 C/B=1.5 C/B=1.6 C/B=1.7 C/B=1.8 15 10 0,4 0,6 0,8 1,2 1,4 L­ỵng dïng PGSD, % Hình 1.Quan hệ độ chảy loang D tỷ lệ PGSD tỷ lệ C/X thay đổi (khi có mặt BĐV) §é chảy hỗn hợp vữa D, cm Độ chảy hỗn hợp vữa D, cm 1.2 Phng phỏp nghiờn cu 1.2.1 Phương pháp xác định điểm bão hoà phụ gia siêu dẻo Để xác định điểm bão hoà phụ gia siêu dẻo hỗn hợp vữa ximăng-cát có khơng có phụ gia mịn sử dụng phương pháp đo độ chảy loang vữa bàn nhảy tiêu chuẩn TS Nguyễn Như Quý đề xuất [3] 1.2.2 Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng phụ gia mịn đến tính chất hỗn hợp bê tơng bơm Để nghiên cứu ảnh hưởng có mặt phụ gia mịn đến tính chất hỗn hợp bê tơng bơm, đề tài sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm nhân tố bậc hai trực giao tâm xoay, hàm lượng phụ gia mịn X1 (BĐV= 25-30%, TBNĐ= 15-50%), độ chảy loang vữa X2 (D= 21-26cm) hệ số dư vữa X3 (Kd= 2-2,52) Các tính chất hỗn hợp hợp bê tông bơm bê tơng gồm: tính cơng tác, khối lượng thể tích, cường độ nén xác định theo phương pháp TCVN 3106-1993, TCVN 3108-1993, TCVN 31181993 Độ sụt hỗn hợp hợp bê tông bơm xác định sau trộn, sau 30 phút, 60 phút, 90 phút 120 phút Kết nghiên cứu 2.1 Xác định điểm bão hòa phụ gia siêu sẻo vữa ximăng-cát Chọn tỷ lệ N/X=0,45, tỷ lệ C/X=1,0-2,0 với bước nhảy 0,2; hàm lượng phụ gia siêu dẻo (PGSD) Sikament R4= 0,4-1,4 lít/100kg ximăng với bước nhảy 0,2 Kết đo độ chảy loang cho thấy khoảng nghiên cứu mối tương quan độ chảy tỷ lệ C/X tỷ lệ nghịch Mặt khác hàm lượng Sikament R4 tăng độ chảy loang vữa tăng theo hướng giảm dần 30 25 20 C/X=1.5 C/X=1.6 C/X=1.7 C/X=1.8 15 10 0,4 0,6 0,8 1,2 L­ỵng dïng PGSD, % 1,4 Hình Quan hệ độ chảy loang D tỷ lệ PGSD tỷ lệ C/X thay đổi (khi có mặt TBNĐ) Từ kết nghiên cứu, rút kết luận hàm lượng PGSD hợp lý dao động khoảng 1-1,2%, vượt giới hạn độ chảy vữa tăng chậm kéo theo tượng phân tầng tách nước vữa 2.2 Xác định điểm bão hoà PGSD vữa XM-cát với có mặt PG mịn BĐV TBNĐ www.vatlieuxaydung.org.vn Thí nghiệm tiến hành hỗn hợp vữa phần 3.1 thay 27,5% ximăng BĐV 32,5% ximăng TBNĐ theo thể tích tuyệt đối Kết đo độ chảy loang D với hàm lượng PGSD khác tỷ lệ C/X thay đổi nêu hình Kết cho thấy điểm bão hồ PGSD có mặt phụ gia mịn BĐV TBNĐ tăng đạt giá trị khoảng 1,2-1,4% so với tổng lượng dùng bột 2.3 Ảnh hưởng lượng dùng phụ gia mịn, độ chảy loang vữa hệ số dư vữa đến tính chất hỗn hợp bê tông bơm bê tông rắn 2.3.1 Ảnh hưởng hàm lượng BĐV, độ chảy vữa hệ số dư vữa đến độ sụt hỗn hợp hợp bê tông bơm xác định thời điểm khác Mối tương quan thể qua phương trình hồi quy sau: - Ngay sau trộn: SN0 =18,4+2,58X2+2,76X3-1,56X2X3-1,28X22 -1,70X32 - Sau trộn 30 phút: SN30=14,40+2,12X2+2,44X3-1,06X2X3-1,31X22 -1,56X32 - Sau trộn 60 phút: SN 60=10,40+1,24X2+1,47X3-1,56X2X3-1,13X3 - Sau trộn 90 phút: SN90 =7,80 + 1,22X3 - 0,68X3 - Sau trộn 120 phút: SN120 =5,60+1,21X3 - 0,48X3 Từ kết thu cho thấy hàm lượng BĐV khoảng khảo sát ảnh hưởng đến độ sụt hỗn hợp hợp bê tông bơm Độ dẻo vữa tức tỷ lệ cát: bột có ảnh hưởng đến độ sụt hỗn hợp hợp bê tông bơm nhiên thời gian tăng lên, độ sụt giảm ảnh hưởng độ dẻo vữa giảm Trong hệ số dư vữa ảnh hưởng lớn đến độ sụt hỗn hợp bê tông sau 90-120 phút, hệ số dư vữa nhân tố có ảnh hưởng làm thay đổi tính cơng tác hỗn hợp bê tông bơm 2.3.2 Ảnh hưởng hàm lượng TBNĐ, độ chảy vữa hệ số dư vữa đến độ sụt hỗn hợp bê tông bơm xác định thời điểm khác Mối tương quan thể qua phương trình hồi quy sau: - Ngay sau trộn: 2 SN0 =19,20 + 2,51X2 + 2,83X3 - 1,56X2X3 - 1,37X2 - 1,71X3 - Sau trộn 30 phút: 2 SN30=15,60+2,53X2+2,50X3-1,44X2X3-1,30X2 - 1,88X3 - Sau trộn 60 phút: SN 60=12,30+2,04X2+1,84X3 - 1,64X3 - Sau trộn 90 phút: SN 90=11,20+1,86X2+1,48X3 - 0,81X22- 1,73X32 - Sau trộn 120 phút: SN 120=7,80+1,04X2+ 0,97X3 - 0,97X32 Kết cho thấy hàm lượng TBNĐ khoảng kháo sát ảnh hưởng đến độ sụt hỗn hợp hợp bê tông bơm tỷ lệ cát: bột hay độ dẻo vữa hệ số dư vữa hai yếu tố ảnh hưởng định đến độ sụt hỗn hợp hợp bê tông bơm suốt thời gian thí nghiệm 2.3.3 Ảnh hưởng lượng dùng BĐV, độ chảy hệ số dư vữa đến KLTT cường độ bê tơng - Khối lượng thể tích hỗn hợp bê tông bơm: BĐV 0 =2414 - 14,00X1 - 10,80X2 - 19,70X3 - Cường độ bê tông tuổi 28 ngày: R28BĐV=277,40-21,4X1+8,20X2+14,50X3+ 10,30X1 - 12,40X22 - 12,40X32 Kết nghiên cứu cho thấy tăng hàm lượng BĐV, độ chảy vữa hệ số dư vữa khối lượng thể tích hỗn hợp bê tơng bơm giảm Mặt khác tăng hàm lượng bột đá vôi, cường độ 28 ngày bê tông giảm 2.3.4 Ảnh hưởng lượng dùng TBNĐ, độ chảy hệ số dư vữa đến khối lượng thể tích cường độ bê tơng - Khối lượng thể tích hỗn hợp bê tông bơm: TBNĐ 0 =2396,2 - 15,90X1 - 12,20X2 - 20,20X3 - Cường độ bê tông tuổi 28 ngày: R28TBNĐ =285,60-24,00X1+9,40X2+15,80X3+ 10,80X1 -14,10X2 - 13,80X32 Kết cho thấy tăng hàm lượng TBNĐ, độ chảy hệ số dư vữa khối lượng thể tích hỗn hợp bê tơng bơm giảm Trong với hàm lượng TBNĐ nhỏ từ 15-32,5% (mức X1=0) cường độ bê tông tuổi 28 ngày tăng www.vatlieuxaydung.org.vn Độ chảy hệ số dư vữa tăng cường độ bê tơng bị ảnh hưởng hai trị số mức thấp Khi vượt giá trị định (mức X1=-1) làm giảm cường độ 2.4 So sánh khối lượng thể tích, tổn thất độ sụt phát triển cường độ hỗn hợp bê tơng bơm có mặt PGMBĐV TBNĐ 2.4.1.So sánh khối lượng thể tích hỗn hợp bê tơng bơm có khơng có mặt PGMBĐV TBNĐ Kết cho thấy cho thấy khối lượng thể tích hỗn hợp bê tơng bơm giảm có mặt phụ gia mịn BĐV TBNĐ Tro bay làm giảm khối lượng thể tích hỗn hợp bê tơng mạnh so với BĐV 2.4.2 So sánh tổn thất độ sụt hỗn hợp bê tơng bơm có khơng có mặt PGMBĐV TBNĐ Kết cho thấy sau 90 phút, hỗn hợp bê tơng khơng có phụ gia mịn có SN8cm bơm Sau 120 phút có hỗn hợp bê tơng có TBNĐ bơm 2.4.3 So sánh phát triển cường độ bê tơng có khơng có mặt PGM BĐV TBNĐ Sự có mặt phụ gia mịn BĐV TBNĐ với hàm lượng tương ứng mức 27,5% 32,5% làm giảm cường độ bê tông tất tuổi 3, 28 ngày, nguyên nhân ximăng PCB có chứa lượng phụ gia khống xấp xỉ 40% bổ sung thêm lượng lớn phụ gia mịn cường độ bê tông tuổi sớm ngày giảm mạnh Kết luận Từ kết nghiên cứu thu phạm vi loại vật liệu sử dụng rút số kết luận sau đây: - Độ chảy vữa ximăng-cát, vữa ximăng-cát-cốt liệu mịn tỷ lệ nghịch với tỷ lệ cát/bột tỷ lệ N/bột không đổi - Đối với vữa có mặt phụ gia mịn, điểm bão hồ phụ gia siêu dẻo cao so với vữa đối chứng phụ gia mịn - Khi lượng dùng phụ gia mịn BĐV, đặc biệt TBNĐ tăng khối lượng thể tích hỗn hợp bê tơng bơm giảm - Phụ gia mịn BĐV TBNĐ làm tăng độ sụt hỗn hợp bê tơng bơm, trì khả bơm hỗn hợp bê tông tốt so với hỗn hợp bê tông không chứa phụ gia mịn - Phụ gia mịn BĐV TBNĐ sử dụng với hàm lượng từ 22-32% làm giảm cường độ bê tông tuổi 3, 28 ngày bê tông chế tạo từ ximăng PCB30, đặc biệt sử dụng với hàm lượng lớn TÀI LIỆU THAM KHẢO NGUYỄN NHƯ QUÝ Lý thuyết công nghệ bê tông ximăng - Bài giảng Cao học ngành Vật liệu Xây dựng, ĐH Xây dựng, 2002 ETUO SAKAI, HARUTAKE IMOTO AND MASAKI DAIMON Sự hyđrát hoá xi măng Pclăng đá vơi Tuyển tập Hội thảo khoa học quốc tế Xi măng Công nghệ bê tông, Hà Nội, 2003 NGUYỄN NHƯ QUÝ, NGUYỄN TẤN QUÝ Thí nghiệm vữa siêu dẻo bê tơng cường độ cao, độ sụt lớn với có mặt tro bay qua tuyển Phả Lại Hội thảo Công nghệ Xi măng Bê tông - Nghiên cứu ứng dụng, Hà Nội 1998 NGUYỄN NHƯ QUÝ Nghiên cứu chế tạo bê tông tự lèn từ vật liệu chỗ Việt Nam Báo cáo tổng kết đề tài cấp bộ, Hà nội, 2003 Joseph J Waddell, Joseph A Dobrowolski - Concrete construction handbook "Pumped and sprayed concrete and mortar" Stark, J et al Investigation into the Influence of Limestone Additions to Portland Cement Clinker Phases on the Early Phase of Hydration Proc of International Conference held at the University of Dundee, Scotland, UK on 8-10, Sept 1999, Edited by Ravindrak Dhir, Thomas D Dyer, pp 69-77 Chen Yilan and Wen Ziyum.Research on Activity of Limestone for Cement Admixture Proc of Fifth International Symposium on Cement and Concrete Technology, Oct 1998, Beijing, China, International Academic Publisher, Beijing Quy, N.N et al Test on Self-Compacting Concrete in Presence of Limestone Powder and Fly Ash Proc of International Conference on Building Materials, 14 IBAUSIL, 20-23 Sept., 2000, Bauhaus-Universitat, Weimar, Germany Quy, N.N e al Investigation into effect of Fine Fillers on The Properties of High-Fluidity Mortar Proc of ICCMC/IBST International Conference on Advance Technologies in Design, Construction and Maintenance of Concrete Structures, 28-29 Mar., Hanoi, Vietnam, pp 588-594 10 Li Buxin Study on Portland Limestone Cement Performance Proc of Fifth International Symposium on Cement and Concrete Technology, Oct 1998, Beijing, China, International Academic Publisher, Beijing 11 Daimon and Sakai, E Limestone Powder Application Proc of Fifth International Symposium on Cement and Concrete Technology, Oct 1998, Beijing, China, International Academic Publisher, Beijing www.vatlieuxaydung.org.vn ... sát ảnh hưởng đến độ sụt hỗn hợp hợp bê tông bơm Độ dẻo vữa tức tỷ lệ cát: bột có ảnh hưởng đến độ sụt hỗn hợp hợp bê tông bơm nhiên thời gian tăng lên, độ sụt giảm ảnh hưởng độ dẻo vữa giảm Trong... sát ảnh hưởng đến độ sụt hỗn hợp hợp bê tông bơm tỷ lệ cát: bột hay độ dẻo vữa hệ số dư vữa hai yếu tố ảnh hưởng định đến độ sụt hỗn hợp hợp bê tơng bơm suốt thời gian thí nghiệm 2.3.3 Ảnh hưởng. .. gia mịn BĐV, đặc biệt TBNĐ tăng khối lượng thể tích hỗn hợp bê tơng bơm giảm - Phụ gia mịn BĐV TBNĐ làm tăng độ sụt hỗn hợp bê tơng bơm, trì khả bơm hỗn hợp bê tông tốt so với hỗn hợp bê tông