Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết trình bày kết quả nghiên cứu tính chất của bê tông dùng để xây dựng công trình thủy, có thành phần cấp phối sơ bộ được xác định theo tiêu chuẩn ACI 211.4R-2008. Bên cạnh đó đã mô phỏng sự ảnh hưởng của bốn biến gồm: tỷ lệ nước/chất kết dính (N/CKD), hàm lượng tro bay nhiệt điện (TB), silica fume SF-90 (SF-90) và phụ gia siêu dẻo SR 5000F (SD) đến độ nở sun phát của mẫu bê tông được xác định theo tiêu chuẩn GOST P 56687-2015.
BÀI BÁO KHOA HỌC MÔ PHỎNG ẢNH HƯỞNG CỦA HỖN HỢP PHỤ GIA KHỐNG BIẾN TÍNH ĐẾN ĐỘ NỞ SUN PHÁT CỦA BÊ TƠNG DÙNG TRONG CÁC CƠNG TRÌNH THỦY Tăng Văn Lâm1, Nguyễn Đình Trinh2, Nguyễn Dỗn Tùng Lâm1 Bulgakov Boris Igorevich1 Tóm tắt: Bài báo trình bày kết nghiên cứu tính chất bê tơng dùng để xây dựng cơng trình thủy, có thành phần cấp phối sơ xác định theo tiêu chuẩn ACI 211.4R-2008 Bên cạnh mơ ảnh hưởng bốn biến gồm: tỷ lệ nước/chất kết dính (N/CKD), hàm lượng tro bay nhiệt điện (TB), silica fume SF-90 (SF-90) phụ gia siêu dẻo SR 5000F (SD) đến độ nở sun phát mẫu bê tông xác định theo tiêu chuẩn GOST P 56687-2015 Sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm bậc xác định mơ hình tốn học để mơ ảnh hưởng bốn biến đầu vào đến hàm mục tiêu, đồng thời biểu diễn bề mặt không gian đường đồng mức hàm mục tiêu thu Từ phương trình hồi quy cho thấy tỷ lệ N/CKD, hàm lượng TB SF-90 có ảnh hưởng đáng kể đến độ nở sun phát mẫu bê tơng thí nghiệm, hàm lượng SD khơng có ảnh hưởng đáng kể đến giá trị hàm mục tiêu bỏ qua Từ khóa: Xi măng poóc lăng bền sun phát, tro bay, silica fume, độ nở sun phát, cường độ nén, hỗn hợp phụ gia khoáng, quy hoạch thực nghiệm, phương trình hồi quy ĐẶT VẤN ĐỀ* Bê tơng có khả chống ăn mòn sử dụng xây dựng cơng trình thủy nhiều loại cơng trình biển khác nhau, chúng có nhiều ưu điểm so với loại vật liệu khác, như: tuổi thọ lớn, cường độ cao, dễ dàng thi cơng tạo kết cấu cơng trình có nhiều hình dạng khác nhau; có độ bền lớn tác động ăn mòn mơi trường xâm thực (Anufrieva E V., 2009; Phạm Hữu Hanh nnk., 2006; Lam Van Tang et al., 2019) Theo nghiên cứu (Mehta K P., 2003; Phạm Hữu Hanh nnk., 2015), kỷ XXI, q trình xây dựng cơng trình thủy giới chủ yếu tập trung vào việc xây dựng cơng trình khu vực ven biển thềm lục địa Các dạng cơng trình thủy bao gồm: Trụ bê tông cầu, đập trọng lực máy thủy điện, cửa vào cửa xả đường ống dẫn thoát nước, tường chắn, cầu cảng, bến cảng, âu thuyền… phải chịu ảnh hưởng Bộ môn Cơng nghệ Bê tơng Chất kết dính, Đại học Xây dựng Quốc gia Mátxcơva Bộ môn Vật liệu xây dựng, khoa Cơng trình, Trường Đại học Thủy lợi yếu tố khô - ẩm tác động nhiệt độ mơi trường mài mòn dòng chảy xốy Ngồi ra, phổ biến mơi trường chứa ion sun phát (SO42-), gây ăn mòn sun phát kết cấu bê tơng (Safarov K B., 2017; Ryazanova V A., 2016) đặc biệt nguy hiểm đồng thời xuất ăn mòn thẩm thấu kiềm cốt liệu bên ăn mòn sun phát bên ngồi bê tông (Safarov K B et al., 2016; Si-Huy Ngo et al., 2018) Trong mơi trường xâm thực có chứa ion SO42với nồng độ lớn 300 mg/l ion sun phát thâm nhập vào vi cấu trúc bê tơng gây tượng ăn mòn sun phát bê tông (Phạm Hữu Hanh nnk., 2015; Ryazanova V A., 2016; Tang Van Lam et al., 2017) Sự phá hủy vi cấu trúc khống Ettringite, loại khống có tính nở thể tích mạnh hình thành phản ứng ion sun phát với thành phần khoáng bê tơng ngun nhân dẫn đến việc nứt vỡ cấu trúc, giảm cường độ làm cho kết cấu bị hư hỏng hoàn toàn (Ferronskaya A V., 2006; Tikalsky P J., 2008) KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 66 (9/2019) 71 Theo (Chiara F F., 2006; Ngo Xuan Hung et al., 2018) hiệu bê tông chống lại cơng sun phát có liên quan đến tính chống thấm khối lượng riêng Hơn nữa, nghiên cứu (Torii K et al., 1995; Sahmaran M et al.,2007; Irassar E F et al., 1996) độ nở thể tích bê tơng môi trường xâm thực mạnh phụ thuộc chủ yếu vào thành phần cấp phối hỗn hợp bê tông đặc biệt loại xi măng sử dụng Đồng thời nhận định việc sử dụng tổ hợp phụ gia khống biến tính có tác dụng làm chặt lấp đầy vi cấu trúc bê tông đóng rắn Nghiên cứu ảnh hưởng tổ hợp phụ gia khống biến tính đến mật độ, cường độ độ bền bê tông dùng công trình biển cơng trình thủy quan tâm nghiên cứu (Chindaprasirt P et al., 2007; Tang Van Lam et al., 2017) Trong khuôn khổ viết trình bày kết nghiên cứu độ nở sun phát môi trường Na2SO4 5% mẫu bê tơng có sử dụng xi măng pc lăng bền sun phát tổ hợp phụ gia khống biến tính bao gồm: tro bay nhiệt điện, silica fume SF-90 phụ gia siêu dẻo SR 5000F Đồng thời sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm bậc bốn biến đầu vào để mô ảnh hưởng tổ hợp phụ gia đến độ nở sun phát cấp phối bê tông nghiên cứu VẬT LIỆU SỬ DỤNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu sử dụng 1) Chất kết dính sử dụng bao gồm: Xi măng poóc lăng bền sun phát, tro bay nhiệt điện silica fume Xi măng poóc lăng bền sun phát (X) loại SEM I СС 42,5N sản xuất nhà máy “Serebryakovutions” với khối lượng riêng 3,15 g/cm3 Kết phân tích tính chất xi măng bền sunphat trình bày bảng Bảng Thành phần khống tính chất cơ-lý xi măng poóc lăng bền sun phát Thành phần khoáng (% khối lượng) Thành phần С3S С2S С3А C4АF khác 55,6 25,55 3,25 12,4 3,2 Độ dẻo tiêu chuẩn, % 29,8 Tro bay (TB) nhà máy nhiệt điện khu vực “Kansko-Achinskogo” silica fume SF90 (SF-90) cung cấp nhà sản xuất Thời gian đông kết (phút) Bắt đầu Kết thúc 125 258 Cường độ nén (MPa) tuổi ngày 28 ngày 32,5 48,6 “Elkem” Thành phần hóa học tính chất vật lý thành phần chất kết dính liệt kê bảng Bảng Thành phần hóa học tính chất vật lý xi măng pc lăng bền sun phát, tro bay silica fume SF-90 Loại vật liệu SiO2 Al2O3 Fe2O3 SO3 K2O Na2O MgO CaO P2O5 Lượng nung Khối lượng riêng (g/сm3) Khối lượng thể tích (kg/m3) 72 Silica fume SF-90 91,65 2,25 2,47 0,58 0,51 2,54 2,15 765 Tro bay 54,62 24,17 6,15 2,81 1,28 1,25 1,57 1,48 1,63 5,04 2,35 572 Xi măng poóc lăng bền sun phát 21,48 4,46 5,37 2,15 0,51 0,43 1,92 61,33 2,35 3,15 1120 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 66 (9/2019) 2) Cốt liệu sử dụng bao gồm: Cát thạch anh đá dăm từ đá vôi Cát vàng (C) khu vực Schyolkovo sử dụng làm cốt liệu nhỏ hỗn hợp bê tơng với kích thước 0,15 ÷ mm, môđun độ lớn Mk = 3,1, khối lượng riêng 2,65 g/сm3 khối lượng thể tích đầm chặt 1580 kg/m3 Cốt liệu lớn sử dụng đá dăm (Đ) có nguồn gốc từ mỏ đá vơi mỏ đá Syktyvkar, với Dmax = 10 mm, khối lượng riêng 2,65 g/cm3 khối lượng thể tích đầm chặt 1540 kg/m3 3) Phụ gia siêu dẻo (SD) loại SR 5000F nhà sản xuất “SilkRoad” với khối lượng riêng 1,1 g/cm3 nhiệt độ 20 ± 5oC, đươc sử dụng để giảm tỷ lệ nước/xi măng, giữ tính cơng tác tốt hỗn hợp bê tơng tăng cường động bê tông nghiên cứu 4) Nước (N) sử dụng để làm nước nhào trộn hỗn hợp bê tơng bảo dưỡng mẫu thí nghiệm sau đúc 2.2 Phương pháp nghiên cứu - Sử dụng tiêu chuẩn ACI 211.4R-2008 để xác định thành phần sơ hỗn hợp bê tông - Độ lưu động hỗn hợp bê tông đánh giá theo độ sụt (SN, cm) côn tiêu chuẩn dựa tiêu chuẩn GOST 10181-2014 - Cường độ kháng nén cường độ kéo uốn bê tông xác định theo tiêu chuẩn GOST 10180-2012 - Cấu trúc vi mô bê tông nghiên cứu nhờ thiết bị kính hiển vi điện tử quét Quanta450 (Nhật Bản) Viện công nghệ cao thuộc Đại học Mỏ- Địa chất (Hà Nội) - Xác định độ nở thể tích bê tông môi trường Na2SO4 5% thực theo yêu cầu kỹ thuật tiêu chuẩn GOST P 56687-2015 (GOST R 56687-2015, 2015) mẫu thí nghiệm có kích thước 70x70x280 mm - Mơ ảnh hưởng tỉ lệ N/CKD tổ hợp phụ gia khống biến tính đến độ nở thể tích mẫu bê tông môi trường sun phát thực phương pháp quy hoạch thực nghiệm bậc bốn biến ảnh hưởng (Nguyễn Minh Tuyển, 2007; Astakhova L G., 2013) KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 3.1 Xác định cấp phối sơ tính chất bê tơng Hỗn hợp bê tơng bê tơng dùng cơng trình thủy cần đáp ứng yêu cầu kỹ thuật TCVN 8218:2009, cụ thể sau: - Tính cơng tác hỗn hợp bê tông xác định độ sụt (SN, cm) côn tiêu chuẩn dao động khoảng ÷ 20 cm - Bê tơng dùng cho cơng trình thủy đảm bảo mác M40 tuổi 28 ngày với hệ số an toàn k = 1,15 theo TCVN 9382:2012 Cường độ bê tông kháng nén thiết kế tuổi 28 ngày đạt 50 MPa - Sử dụng tro bay silica fume SF-90 với hàm lượng 30% (ACI 211.4R-2008) 10% (Ngo Xuan Hung et al., 2018) so với khối lượng xi măng poóc lăng hỗn hợp bê tông - Hàm lượng phụ gia siêu dẻo SR 5000F sử dụng 1% khối lượng xi măng poóc lăng (Lam Van Tang et al., 2018) - Do nguồn vật liệu nghiên cứu Nga dựa vào đặc tính giảm nước phụ gia siêu dẻo sử dụng nghiên cứu trước (Ngo Xuan Hung et al., 2018; Tang Van Lam et al., 2019), tỉ lệ nước/chất kết dính lựa chọn là: N/CKD = 0,3 Sử dụng tiêu chuẩn ACI 211.4R-2008 kết hợp với trình thực nghiệm xác định thành phần cấp phối sở hỗn hợp bê tông bảng Bảng Cấp phối tính chất hỗn hợp bê tơng thí nghiệm Cấp phối bê tông (kg/m3) X C Đ TB SF-90 SD N 403 595 1027 121 40,3 4,0 169 SN (cm) 0,3 15,0 Khối lượng thể tích trung bình hỗn hợp bê tơng (kg/m3) 2354 Các tính chất – lý bê tông nghiên cứu xác định liệt kê bảng KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 66 (9/2019) 73 Bảng Tính chất bê tơng nghiên cứu Cường độ kháng nén bê tông (MPa) tuổi thí nghiệm 22,6 33,8 ngày 45,4 14 ngày 28 ngày 50,2 57,2 Tính chống Cường độ kéo uốn Khối lượng thấm nước bê tơng tuổi 28 ngày thể tích trung tuổi 28 ngày (МPа) bình (kg/m3) (МPа) 4,15 2285 0,6 Khảo sát vi cấu trúc đá xi măng phương pháp chụp ảnh vi cấu trúc kính hiển vi điện tử quét “Quanta-450” Viện Công nghệ cao thuộc Đại học Mỏ-Địa chất Hà Nội thu kết hình ảnh vi cấu trúc thành phần khống đá xi măng mẫu bê tơng với cấp phối bảng 3, trình bày hình A – Hạt xi măng chưa thủy hóa B – Portlandit - Ca(OH)2 C – Khoáng Ettringite D – Hydro-silicat-canxi (C-S-H) Hình Vi cấu trúc bê tơng nghiên cứu tuổi 28 ngày (với độ phóng đại х 6000) Từ kết thu cho thấy, vi cấu trúc đá xi măng xếp chặt chẽ, thành phần khơng có tính kết dính (Portlandit, phần xi măng chưa thủy hóa) chiếm thể tích lớn Bên cạnh tỷ lệ N/CKD khảo sát thấp kết hợp với tổ hợp phụ gia khống biến tính ảnh hưởng đến q trình hydrat hóa xi măng để tạo thành khống hydrosilicat-canxi (C-S-H) có tỷ lệ C/S lớn 3.2 Mơ ảnh hưởng biến ảnh hưởng đến độ nở sun phát bê tông Trong nghiên cứu sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm bậc để nghiên cứu ảnh hưởng tỉ lệ N/CKD hỗn hợp phụ gia khống biến tính đến độ nở sun phát trung bình bê tơng Bên cạnh hàm lượng cát vàng đá dăm giữ không đổi cấp phối sở (theo bảng 3) tương ứng bằng, 595 kg 1027 kg Hàm mục tiêu Y mơ hình thực nghiệm bậc nghiên cứu hàm đa biến biểu diễn độ nở sun phát trung bình (28, %) mẫu bê tơng kích thước 70x70x280 mm sau 28 ngày thí nghiệm dung dịch Na2SO4 5%, xác định theo công thức (1): Y = β0 + β1x1 + β2x2 + β3x3 + β4x4 + β5 x1.x2 + β6x1.x3 + β7x1.x4 + β8x2.x3 + β9x2.x4 + β10x3.x4+ β11x1.x2.x3+ β12x1.x2.x4+ β13x1.x3.x4 + β14x2.x3.x4 + β15x1.x2.x3.x4 Trong đó: β0, β1, β2, β3, β4, … β15 – hệ số phương trình hồi quy; x1, x2, x3 x4 – biến ảnh hưởng mơ hình thực nghiệm (1) Các biến đầu vào ảnh hưởng đến mơ hình thực nghiệm khoảng giá trị khảo sát chọn tương ứng trình bày bảng 74 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 66 (9/2019) Bảng Khoảng biến thiên biến số kế hoạch thực nghiệm bậc Các biến ảnh hưởng Biến thực Biến mã hóa Tỉ lệ N/CKD x1 Hàm lượng TB (%) x2 Hàm lượng SF-90 (%) x3 Hàm lượng SD (%) x4 Khoảng biến thiên () 0,04 10 0,5 Các điểm quy hoạch bậc -1 +1 0,26 0,30 0,34 20 30 40 10 15 0,5 1,5 Theo nghiên cứu (Nguyễn Minh Tuyển, 2007; Astakhova L G., 2013), số lượng điểm thí nghiệm quy hoạch thực nghiệm bậc bốn biến ảnh hưởng xác định theo công thức (2): N = 2k = 24 = 16, (với k số biến ảnh (2) hưởng, k = 4) Các thành phần hỗn hợp bê tông tính tốn sở tỷ lệ bảng kết hợp với phương pháp thể tích tuyệt đối, liệt kê chi tiết bảng Đồng thời giá trị độ nở sun phát trung bình mẫu bê tơng sau 28 ngày thí nghiệm môi trường Na2SO4 5% xác định thể cụ thể bảng Bảng Thành phần hỗn hợp bê tông kế hoạch thực nghiệm bậc Biến mã hóa Stt 10 11 12 13 14 15 16 x1 x2 x3 x4 + + + + + + + + - + + + + + + + + - + + + + + + + + - + + + + + + + + - 0,34 0,26 0,34 0,26 0,34 0,26 0,34 0,26 0,34 0,26 0,34 0,26 0,34 0,26 0,34 0,26 Biến thực TB SF-90 (%) (%) 40 15 40 15 20 15 20 15 40 40 20 20 40 15 40 15 20 15 20 15 40 40 20 20 Cấp phối bê tơng thí nghiệm (kg/m3) SD (%) 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 X C Đ TB SF-90 SD N 338 381 392 443 364 411 429 485 341 384 396 448 368 416 434 491 595 595 595 595 595 595 595 595 595 595 595 595 595 595 595 595 1027 1027 1027 1027 1027 1027 1027 1027 1027 1027 1027 1027 1027 1027 1027 1027 135 152 78 89 146 165 86 97 136 154 79 90 147 166 87 98 50,7 57,1 58,9 66,5 18,2 20,6 21,4 24,3 51,1 57,6 59,4 67,2 18,4 20,8 21,7 24,5 5,1 5,7 5,9 6,6 5,5 6,2 6,4 7,3 1,7 1,9 2,0 2,2 1,8 2,1 2,2 2,5 178 153 180 156 180 155 182 158 179 155 182 157 181 157 184 160 Bảng Độ nở sun phát trung bình bê tông môi trường Na2SO4 5% Stt 0,34 0,26 0,34 0,26 Biến thực TB SF90 (%) (%) 40 15 40 15 20 15 20 15 Độ nở sun phát trung bình tuổi 28 ngày Y = 28 (%) PC 1.10-2 2.10-2 3.10-2 Yitb.10-2 (%) 1,5 3,42 3,52 3,51 3,483 1,5 1,92 1,95 1,957 1,5 1,41 1,45 1,42 1,427 1,5 1,08 1,15 1,16 1,130 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 66 (9/2019) Y i 10 (Y - Y i ) 10 Phương sai, Si2 10-7 3,497 2,623 1,701 0,826 0,0002 44,3334 7,5167 8,4827 3,03 1,63 0,43 1,90 -2 tb i -6 75 Biến thực TB SF90 (%) (%) 40 40 20 20 40 15 40 15 20 15 20 15 40 40 20 20 Stt 10 11 12 13 14 15 16 0,34 0,26 0,34 0,26 0,34 0,26 0,34 0,26 0,34 0,26 0,34 0,26 Độ nở sun phát trung bình tuổi 28 ngày Y = 28 (%) Phương sai, PC Si2 10-7 1.10-2 2.10-2 3.10-2 Yitb.10-2 Y i 10-2 (Yitb - Y i )2 10-6 (%) 1,5 4,31 4,35 4,2 4,287 4,201 1,2284 6,03 1,5 3,12 3,3 3,24 3,220 3,326 0,8789 8,40 1,5 1,52 1,55 1,56 1,543 2,405 72,0377 0,43 1,5 1,34 1,32 1,35 1,337 1,530 3,7378 0,23 0,5 3,51 3,56 3,64 3,570 3,497 0,7296 4,30 0,5 2,8 3,1 2,94 2,947 2,623 10,5084 22,53 0,5 1,56 1,43 1,51 1,500 1,701 4,0334 4,30 0,5 1,28 1,31 1,25 1,280 0,826 19,4702 0,90 0,5 4,35 4,65 4,05 4,350 4,201 3,0334 90,00 0,5 3,25 3,47 3,42 3,380 3,326 0,4389 13,30 0,5 3,34 3,5 3,2 3,347 2,405 91,1229 22,53 0,5 1,38 1,35 1,35 1,360 1,530 2,8900 0,30 MaxS2 = 9.10-6 (Y tb i Y i ) 27, 467.10 5 a) Kiểm tra độ tin cậy mơ hình thực nghiệm theo chuẩn số Kochren Từ giá trị thực nghiệm thu bảng tiến hành kiểm tra độ tin cậy mô hình thực nghiệm theo chuẩn số Kochren, trình tự tính toán sau: - Phương sai lặp (Sll2) kết thí nghiệm tính theo cơng thức sau: S ll2 = S i2 = 180,266.10-7 махS2 = 9.10-6 (bảng 7) - Giá trị tính tốn chuẩn số Kochren (Gtt) theo công thức (3): G tt S 2m ax 0, 99 S 2ll 80 , 6.1 (3) S 2ll S2i 180, 266.10 7 Giá trị tra bảng chuẩn số Kochren Gα (f1, f2) xác định theo bảng phân bố giá trị chuẩn số Kochren bảng số 4.36 tài liệu (Bolshev L.N et al., 1983) với sai số = 0,05 bậc tự do: f1 = k-1 = 4-1 = 3; f2 = N = 16 Thu được: G0,05 (3, 16) = 0,5466 Vì G0,05 (3, 16) > Gtt giá trị thực nghiệm thu đáng tin cậy b) Lập phương trình hồi quy bậc Sử dụng chương trình Matlab cơng thức tốn học theo lý thuyết quy hoạch thực nghiệm bậc thu phương trình đầy đủ hàm hồi quy (4): Y = 0,02507 + 0,00431x1 + 0,00892x2 - 0,00346x3 - 0,00209x4 + 0,00092x1.x2 - 0,00098x1.x3 - 0,00044x1.x4 - 0,00064x2.x3 + 0,00047x2.x4 + 0,00047x3.x4 - 0,00112x1.x2.x3 (4) - 0,001696x1.x2.x4 + 0,00166x1.x3.x4 - 0,00154x2.x3.x4 - 0,00066x1.x2.x3.x4 c) Kiểm tra tính có nghĩa hệ số phương trình (4) Kiểm tra tính có nghĩa hệ số phương trình đánh giá theo chuẩn số Student (t (f2)) Hệ số βj coi có nghĩa nếu: tβj t(f2), (5) Trong đó: t (f2) giá trị tra bảng chuẩn số Student với mức độ có nghĩa = 0,025 bậc tự lặp f2 = N×(k-1) = 16×(4-1) = 48 từ bảng 3.2 tài liệu (Bolshev L.N et al., 1983) thu t0,025 (48) = 2,4066 Giá trị tính tốn chuẩn số Student (tbj) hệ số βj xác định theo công thức (6): tj j Sbj j tj Sj , (6) Độ lệch chuẩn (Sβj) hệ số phương trình hồi quy xác định theo công thức (7): 76 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 66 (9/2019) Sj Sll , N (7) Với N tổng số thí nghiệm (N = 16) S2ll = Si2 = 180,266.10-7 (bảng 7) Do Sj 180, 266.10 16 thu được: 7 0, 00106 Theo điều kiện giá trị chuẩn số Student: tj t(f2) tj j Sj j t (f ) Sj Do đó, hệ sốj phương trình hàm hồi quy cho có nghĩa thỏa mãn điều kiện: j t0,025(48)Sj 2,4066Sj 2,40660,00106 0,0025545 Sau loại bỏ hệ số khơng có nghĩa thu phương trình hồi quy thu gọn (8): Y = 0,02507 + 0,00431x1 + 0,00892x2 (8) 0,00346x3 d) Kiểm tra tính tương hợp mơ hình thực nghiệm Tính tương hợp mơ hình thực nghiệm kiểm tra theo chuẩn số Fisher, trình tự tính tốn sau: - Tính phương sai dư (S2d) mơ hình (9) Y tb Yi theo công thức (9): S2d i - Tính phương sai lặp (S2ll) kết thí nghiệm: S ll2 = S i2 = 180,266.10-7 Vậy giá trị tính tốn chuẩn số Fisher thu S2 2, 288.10 5 được: Ftt d2 1, 269 Sll 180, 266.107 Giá trị tra bảng chuẩn số Fisher Fα (f1, f2) xác định theo bảng phân bố chuẩn số Fisher bảng 3.5 tài liệu (Bolshev L N et al., 1983) với bậc tự f1 = N = 16 f2 = N - m = 16 - = 12 sai số = 0,01 thu giá trị tra bảng chuẩn số Fisher F0,01 (16, 12) = 4,0096 Vì Ftt = 1,269 < F0,01 (16, 12) = 4,0096, mơ hình thực nghiệm mơ tả phương trình hồi quy (8) coi tương hợp với tranh thực nghiệm phản ánh quy luật phụ thuộc bậc hàm mục tiêu vào biến thí nghiệm x1, x2 x3 Với trợ giúp phần mềm Matlab biểu diễn bề mặt không gian đường đồng mức phương trình hồi quy (8), trình bày hình 2, Nm Trong đó: Ytbi Yi - Giá trị trung bình thí nghiệm giá trị tính tốn theo phương trình (8); N - Số thí nghiệm (N = 16); m - Số hệ số phương trinh hồi quy (8) (m = 4) (Yitb Yi )2 27, 467.105 (bảng 7) thu S2d Hình Biểu diễn bề mặt không gian đường đồng mức hàm hồi quy (8) x1 = 27, 467.105 2, 288.10 5 16 Hình Biểu diễn bề mặt không gian đường đồng mức hàm hồi quy (8) x2 = Hình Biểu diễn bề mặt không gian đường đồng mức hàm hồi quy (8) x3 = KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 66 (9/2019) 77 Từ phương trình hồi quy (8) cho thấy tăng tỉ lệ (biến x1) hàm lượng tro bay (biến x2), đồng thời giảm hàm lượng silica fume SF-90 (biến x3) độ nở sun phát trung bình mẫu bê tơng tuổi 28 ngày tăng Sự gia tăng độ nở sun phát mẫu bê tông với gia tăng hàm lượng tro bay khoảng nghiên cứu giải thích lượng dùng tro bay đáng kể, có chứa 24,17% Al2O3 6,15% Fe2O3, mơi trường sun phát Natri 5% đồng thời có mặt Ca(OH)2 tự vi cấu trúc bê tông, thúc đẩy hình thành mao quản đá xi măng khoáng hydrosunfat aluminat canxi hydrosunfat ferrit canxi, bao gồm Ettringite ngậm nhiều phân tử nước bành trướng thể tích Mặt khác, ảnh hưởng hàm lượng phụ gia siêu dẻo SR 5000F (biến x4) khoảng từ 0,5% đến 1,5% theo khối lượng xi măng độ nở sun phát trung bình mẫu thí nghiệm mơi trường Na2SO4 5% khơng đáng kể bỏ qua KẾT LUẬN Dựa kết thí nghiệm thu được, rút kết luận sau: Sử dụng tiêu chuẩn ACI 211.4R-2008 kết hợp với tổ hợp phụ gia biến tính xác thành phần cấp phối bê tơng có cường độ kháng nén 57,2 Mpa, cường độ kéo uốn 4,15 MPa tuổi 28 ngày tính chống nước tuổi 28 ngày 0,6 MPa, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật bê tông thủy công theo TCVN 8218:2009 sử dụng để xây dựng cơng trình thủy Bằng phương pháp quy hoach thực nghiệm sử dụng phần mềm Matlab thu phương trình hồi quy bậc (8), bề mặt không gian đường đồng mức hàm mục tiêu biểu diễn hình 2, Đồng thời, phương trình hồi quy thu mô tả đầy đủ phụ thuộc độ nở sun phát trung bình mẫu bê tơng tuổi 28 ngày thí nghiệm mơi trường sun phát Natri 5% đến bốn biến ảnh hưởng x1 (tỷ lệ N/CKD), x2 (hàm lượng tro bay), x3 (hàm lượng silica fume SF-90) x4 (hàm lượng phu gia siêu dẻo SR 5000F) Trong phạm vi nghiên cứu tỷ lệ (N/CKD), hàm lượng tro bay silica fume SF-90 có ảnh hưởng đáng kể đến độ nở thể tích mơi trường sun phát mẫu bê tông Tuy nhiên, ảnh hưởng hàm lượng phụ gia siêu dẻo SR 5000F đến độ nở sun phát bê tơng khơng đáng kể bỏ qua TÀI LIỆU THAM KHẢO Phạm Hữu Hanh, Nguyễn Văn Tuấn (2006) “Nghiên cứu chế tạo bê tông mác cao dùng cơng trình biển – Bê tơng trọng lực” Hội thảo khoa học quốc tế: Một số thành tựu nghiên cứu Vật liệu xây dựng đại Hà Nội, 46-63 Phạm Hữu Hanh, Lê Trung Thành (2015) Bê tơng cơng trình biển NXB Xây dựng, Hà Nội Nguyễn Minh Tuyển (2007) Quy hoạch thực nghiệm NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội Chiara, F F., Paul, E S., and Kenneth, A S (2006) Sulfate Resistance of Concrete: A New Approach Published by PCA Chindaprasirt, P., Kanchanda, P., Sathonsaowaphak, A., and Cao, H T (2007) “Sulfate resistance of blended cements containing fly ash and rice husk ash” Construction and Building Materials, 21(6), 1356-1361 Irassar, E F., Di Maio, A., and Batic, O R (1996) “Sulfate attack on concrete with mineral admixtures” Cement and Concrete Research, 26(1), 113-123 Lam Van Tang, Bulgakov, B., Aleksandrova, O., Anh Ngoc Pham, and Bazhenov Y (2018) “Effect of rice husk ash on hydrotechnical concrete behavior” IOP Conf Series: Materials Science and Engineering, 365(032007), https://doi:10.1088/1757-899X/365/3/032007 Mehta, K P (2003) Concrete in the marine environment Taylor & Francis Books 78 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 66 (9/2019) Sahmaran, M., Kasap, O., Duru, K., and Yaman, I O (2007) “Effects of mix composition and water– cement ratio on the sulfate resistance of blended cements” Cement and Concrete composites, 29(3), 159-167 Si-Huy Ngo, Trong-Phuoc Huynh, Thanh-Tam Thi Le, and Ngoc-Hang Thi Mai (2018) “Effect of high loss on ignition-fly ash on properties of concrete fully immersed in sulfate solution” IOP Conf Series: Materials Science and Engineering, 371(012007) Tikalsky, P J., and Beh, D E (2008) Synthesis guide to best practices for corrosion resistant concrete Utah Department of Transportation, Salt Lake City, Utah, USA, report UT-08.27 Torii, K., Taniguchi, K., and Kawamura, M (1995) “Sulfate resistance of high fly ash content concrete” Cement and concrete research, 25, 759-768 Anufrieva, E V (2009) “Corrosion resistant concrete for hydraulic construction Town-planning aspects of sustainable development of large cities” Kharkov: KNUGH them A.N Beketova, 93, 537-541 (In Russia) Astakhova, L G (2013) Lectures on the discipline "Mathematical theory of experimental design" Vladikavkaz (In Russia) Bolshev, L N., and Smirnov, N V (1983) Tables of mathematical statistics Publisher Science Mosow (In Russia) Ferronskaya, A V (2006) Durability of concrete and reinforced concrete structures Publisher ACB Moscow (In Russia) GOST R 56687-2015 (2015) Protection of concrete and reinforced concrete structures from corrosion Method for determining the sulfate resistance of concrete Standartinform, Moscow (In Russia) Ngo Xuan Hung, Tang Van Lam, Bulgakov, B I., Alexandrova, O V., Larsen, O A., Ha Hoa Ki, and Melnikova, A I (2018) “Effect of rice husk ash on the properties of hydraulic concrete” Scientific and Engineering Journal for Construction and Architecture, (117), 768-777 https://doi.org/10.22227/1997–0935.2018.6.768-777 (In Russia) Ryazanova, V A (2016) “Features of sulfate corrosion of concrete in conditions of directional moisture transfer” Bashkir Chemical Journal, 23(3), 45-52 (In Russia) Safarov, K B., Stepanova, V F., and Falikman, V R (2017) “The effect of mechanically activated lowcalcium fly ash on the corrosion resistance of hydraulic concrete of the Rogun hydroelectric station” Building materials, 9, 20–24 (In Russia) Safarov, K B., and Stepanova, V F (2016) “Regulation of the reactivity of aggregates and increase the sulfate resistance of concrete by the combined use of low-calcium fly ash and highly active metakaolin” Building materials, 5, 70-74 (In Russia) Tang Van Lam, Ngo Xuan Hung, Vu Kim Dien, Nguyen Trong Chuc, Bulgakov, B.I., Bazhenova, O.Y (2019) “Effect of water-binder ratio and complex organic-mineral additive on properties of concrete for marine hydrotechnical constructions” Journal Industrial and Civil Engineering, 3, 11- 21 https://doi.org/10.33622/0869-7019.2019.03.11-21 (In Russia) Tang Van Lam, Bulgakov, B I., and Alexandrova, O V (2017) “Mathematical modeling of the influence of raw materials on the strength of high-quality fine-grained concrete under compression” Scientific and Engineering Journal for Construction and Architecture, 9(108), 999-1009 https://doi.org/10.22227/1997-0935.2017.9.999-1009 (In Russia) KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 66 (9/2019) 79 Abstract: SIMULATION OF EFFECTS OF COMPLEX ORGANO-MINERAL ADDITIVE ON THE SULPHATE EXPANSION OF CONCRETE USED IN HYDRAULIC CONSTRUCTION This paper presents the experimental results of an investigation on the effect of the water-binding ratio (W/B) and the complex organo-mineral modifying additive, consisting of fly ash (FA) TPP "KanskoAchinskogo", silica fume SF-90 (SF-90) and polycarboxylate superplasticizer SR 5000F (SR5000) on the deformations of concrete specimens fully immersed in 5% sodium sulfate solution according to Russian standard GOST P 56687-2015 In addition, using the mathematical planning method for four factors and the Matlab program obtained the first-order regression equation of the mathematical model, which adequately described the influence of the W/B, FA, SF90 and SR5000 contents on the sulphate expansion of concrete The regression equation shows that the W/B ratio, the contents of FA and SF-90 have a significant effect on the sulphate expansion of concrete samples, while the effect of SR5000 content on the objective function is negligible, so it was discarded Keywords: Sulfate-resistant Portland cement, fly ash, microsilica, sulphate expansion, compressive strength, complex organo-mineral additive, experimental model, objective function Ngày nhận bài: 12/8/2019 Ngày chấp nhận đăng: 05/9/2019 80 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 66 (9/2019) ... ảnh hưởng biến ảnh hưởng đến độ nở sun phát bê tông Trong nghiên cứu sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm bậc để nghiên cứu ảnh hưởng tỉ lệ N/CKD hỗn hợp phụ gia khống biến tính đến độ nở. .. làm chặt lấp đầy vi cấu trúc bê tông đóng rắn Nghiên cứu ảnh hưởng tổ hợp phụ gia khống biến tính đến mật độ, cường độ độ bền bê tông dùng công trình biển cơng trình thủy quan tâm nghiên cứu (Chindaprasirt... 70x70x280 mm - Mơ ảnh hưởng tỉ lệ N/CKD tổ hợp phụ gia khống biến tính đến độ nở thể tích mẫu bê tông môi trường sun phát thực phương pháp quy hoạch thực nghiệm bậc bốn biến ảnh hưởng (Nguyễn Minh