Nghiên cứu cường độ của bê tông sử dụng cát đụn ven biển Đà Nẵng thay thế một phần cát sông trong thành phần cấp phối

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG NGUYỄN ÁNH DƢƠNG NGHIÊN CỨU CƢỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG SỬ DỤNG CÁT ĐỤN VEN BIỂN ĐÀ NẴNG THAY THẾ MỘT PHẦN CÁT SÔNG TRONG THÀNH PHẦN CẤP PHỐI Chun ngành : Kỹ thuật Xây dựng cơng trình DD & CN Mã số : 8580201 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP Đà Nẵng – Năm 2019 Cơng trình đƣợc hồn thành ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS LÊ KHÁNH TOÀN Phản biện 1: PGS.TS PHẠM THANH TÙNG Phản biện 2: PGS.TS ĐẶNG CÔNG THUẬT Luận văn đƣợc bảo vệ trƣớc Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật Xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 20 tháng 04 năm 2019 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Trƣờng Đại học Bách Khoa - Thƣ viện Khoa Xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp Trƣờng Đại học Bách Khoa - Đại học Đà Nẵng MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Đà Nẵng thành phố thuộc trung ƣơng, nằm vùng Nam Trung Bộ Việt Nam trung tâm kinh tế, tài chính, trị, văn hố, du lịch, xã hội, giáo dục, đào tạo, khoa học công nghệ, y tế chuyên sâu khu vực miền Trung - Tây Nguyên nƣớc Đà Nẵng thành phố quan trọng miền Trung, đồng thời thành phố trực thuộc Trung ƣơng Việt Nam, đô thị loại trung tâm cấp quốc gia Đà Nẵng nằm vị trí trung độ Việt Nam, có vị trí trọng yếu kinh tế - xã hội quốc phòng - an ninh; đầu mối giao thông quan trọng đƣờng bộ, đƣờng sắt, đƣờng biển đƣờng hàng không Trong năm gần đây, Đà Nẵng tích cực đầu tƣ xây dựng sở hạ tầng, cải thiện môi trƣờng, nâng cao an sinh xã hội đƣợc coi "thành phố đáng sống" Việt Nam Năm 2018, Đà Nẵng đƣợc chọn đại diện cho Việt Nam lọt vào top 10 địa điểm tốt để sống nƣớc Tạp chí du lịch danh tiếng Live and Invest Overseas bình chọn Với vai trò, vị trí, tiềm năng, lợi thành phố Đà Nẵng ƣu tiên hàng đầu để nhà nƣớc đầu tƣ phát triển mạnh mẽ bền vững Đi đôi với yêu cầu phát triển nhu cầu đầu tƣ xây dựng cơng trình tăng cao Bê tơng loại vật liệu phổ biến thƣờng đƣợc sử dụng cho kết cấu xây dựng Bê tông truyền thống với thành phần gồm: cốt liệu lớn (đá dăm, sỏi), cốt liệu nhỏ (cát sơng, suối), xi măng, nƣớc có phụ gia Cƣờng độ chịu nén, chịu uốn tiêu đặc trƣng đánh giá chất lƣợng bê tông Hiện nay, bê tông truyền thống đƣợc sử dụng phổ biến cho cơng trình xây dựng Tuy nhu cầu sử dụng bê tơng truyền thống cho cơng trình xây dựng lớn, nhƣng có trở ngại cho việc đáp ứng nhu cầu số lƣợng đƣợc cung cấp, không đáp ứng đủ nhu cầu cát sông dùng cho chế tạo bê tông Trong đó, nguồn cát đụn ven biển Đà Nẵng phong phú Cát bờ biển nằm mép nƣớc, chịu tác động nƣớc biển nên có độ mặn cao Để bảo tồn cảnh quan môi trƣờng yếu tố kỹ thuật nên cát biển không đƣợc sử dụng làm vật liệu sản xuất bê tông Cát đụn đƣợc hình thành tự nhiên nằm sâu phía bên đất liền cách mép nƣớc 300 m, không chịu tác động trực tiếp nƣớc biển Khảo sát sơ cho thấy, cát đụn ven biển Đà Nẵng có tỷ lệ lớn hạt nhỏ, mô đun độ lớn thấp nằm nhóm cát mịn Độ mịn cao, hàm lƣợng ion clorua (Cl -) ion sun phát (SO4-2) cát đụn ảnh hƣởng đến chất lƣợng bê tông Các nghiên cứu liên quan đến việc sử dụng nguồn cát địa phƣơng bao gồm cát nhiễm mặn, cát mịn đƣợc tiến hành Việt Nam từ nhiều năm qua Các nghiên cứu tiến hành với cát biển 13 khu vực thuộc 10 tỉnh dọc bờ biển nƣớc ta cho thấy sử dụng cát biển chế tạo bê tông nhiều triển vọng hiệu với bê tông So với bê tông sử dụng cát sông, cƣờng độ bê tông sử dụng cát biển thấp từ 4-10%, riêng vùng Cửa Lò, Kỳ Lơi (Hà Tĩnh), bãi biển Lăng Cô, cƣờng độ bê tông sử dụng cát sông cát biển xấp xỉ Với cát đụn Đà Nẵng, cần có nghiên cứu liên quan đến hàm lƣợng ion clorua (Cl-) ion sun phát (SO4-2), điểm đặc thù cát mịn Theo Tiêu chuẩn TCVN 7570:2006 [1] khuyến cáo rằng: cát mịn có thành phần hạt phù hợp tiêu chuẩn, có mơ đun độ lớn từ 1,0 đến 2,0 sử dụng cho bê tông cấp cƣờng độ từ B15 đến B25 Do đó, việc nghiên cứu sử dụng cát đụn ven biển Đà Nẵng thay phần cát sông để sản xuất bê tơng đề tài có ý nghĩa khoa học thực tiễn Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu cƣờng độ bê tông sử dụng cát đụn ven biển Đà Nẵng để thay phần cát sông thành phần cấp phối Bê tông theo tỉ lệ định Thông qua nghiên cứu thực nghiệm nhằm xác định cƣờng độ chịu nén, chịu uốn theo thời gian điều kiện bảo dƣỡng chuẩn phòng thí nghiệm Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu: Đối tƣợng nghiên cứu: hỗn hợp bê tông sử dụng cát đụn khu vực Đà Nẵng để thay phần cát sông chế tạo Phạm vi nghiên cứu: xác định cƣờng độ chịu nén, chịu uốn theo thời gian điều kiện bảo dƣỡng chuẩn phòng thí nghiệm bê tông sử dụng cát đụn khu vực Đà Nẵng để thay phần cát sông với hàm lƣợng thay định để chế tạo bê tơng có cấp bền B20, với mốc thời gian khảo sát: 3, 7, 14, 28, 60 ngày kể từ ngày đúc mẫu bê tông Nghiên cứu 03 cấp phối bê tơng có thay cát sơng cát đụn ven biển Đà Nẵng với tỷ lệ thay 10%, 20% 30% Nội dung nghi n cứu Tổng quan bê tông nghiên cứu sử dụng cát biển chế tạo bê tông Tổng quan nguồn cát đụn khu vực Đà Nẵng Nghiên cứu tận dụng nguồn cát đụn khu vực Đà Nẵng để thay phần cát sông với hàm lƣợng định việc chế tạo hỗn hợp bê tơng Thí nghiệm tính chất lý, hóa học cát đụn khu vực Đà Nẵng Đánh giá tính khả thi việc sử dụng cát đụn khu vực Đà Nẵng để thay cát sông với hàm lƣợng định việc chế tạo hỗn hợp bê tông Phƣơng pháp nghi n cứu Nghiên cứu lí thuyết bê tơng, cấp phối bê tơng, thí nghiệm xác định đặc trƣng lí thành phần cấp phối bê tơng Nghiên cứu thực nghiệm: thí nghiệm xác định cƣờng độ chịu nén, chịu uốn bê tơng có cấp bền B20, theo cấp phối khác Tổng hợp, phân tích rút kết luận Ý nghĩa khoa học thực tiễn Từ kết nghiên cứu áp dụng vào việc chế tạo cấu kiện, sản phẩm bê tơng mà có sử dụng cát đụn ven biển Đà Nẵng để thay phần cát sơng, góp phần giảm giá thành, đẩy nhanh tiến độ thi công xây dựng công trình Đồng thời, việc thay thành cơng phần cát sông cát đụn chế tạo bê tông góp phần vào việc sử dụng cát sơng có hiệu quả, tiết kiệm, giảm thiểu tác động xấu đến môi trƣờng việc khai thác mức nguồn cát sông ngày cạn kiệt Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận tài liệu tham khảo luận văn gồm có chƣơng nhƣ sau: Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG VÀ CÁC VẬT LIỆU CẤU THÀNH Chƣơng 2: PHÂN TÍCH ĐẶC TÍNH CƠ LÝ, HĨA HỌC CỦA CÁT ĐỤN VEN BIỂN VÀ PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CƢỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG Chƣơng 3: THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CƢỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG SỬ DỤNG CÁT ĐỤN VEN BIỂN ĐÀ NẴNG THAY THẾ MỘT PHẦN CÁT SÔNG TRONG THÀNH PHẦN CẤP PHỐI CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG VÀ CÁC VẬT LIỆU CẤU THÀNH 1.1 Tổng quan bê tông vật liệu cấu thành 1.1.1 Tổng quan bê tơng 1.1.2 Tính chất học bê tơng 1.1.3 Co ngót bê tơng 1.1.4 Các vật liệu cấu thành 1.2 Ngun lý hình thành bê tơng thơng qua phản ứng thủy hóa xi măng 1.2.1 Giai đoạn hòa tan 1.2.2 Giai đoạn hóa keo 1.2.3 Giai đoạn kết tinh 1.3 Tổng quan số nghiên cứu ứng dụng khai thác sử dụng cát mịn để chế tạo bê tông xi măng 1.3.1 ột số nghiên cứu sử dụng cát mịn sản xuất bê tông 1.3.2 Tổng quan khai thác sử dụng cát mịn có ngu n gốc từ cát biển để chế tạo bê tông xi măng 1.3.3 Ảnh hưởng cát hạt mịn có ngu n gốc từ cát biển trình chế tạo, sử dụng bê tơng xi măng 1.4 Kết luận chƣơng Với thực trạng nhu cầu đầu tƣ xây dựng tăng cao nhƣ nay, cần nghiên cứu chế tạo bê tơng có cốt liệu nhỏ cát hạt mịn thay phần cát sông cát đụn ven biển hạt mịn chất lƣợng cao cho cơng trình cần thiết, phù hợp với điều kiện Việt Nam có nguồn tài nguyên cát hạt mịn phong phú Từ góp phần việc sử dụng tiết kiệm, hiệu nguồn tài nguyên cát sơng ngày khan hiếm, góp phần bảo vệ môi trƣờng Với kết nghiên cứu khả quan việc sử dụng cát mịn, cát biển sản xuất bê tơng ngồi nƣớc, sở để tác giả tiến hành nghiên cứu thực nghiệm chƣơng luận văn nhằm xác định cƣờng độ bê tông xi măng sử dụng cát đụn ven biển Đà Nẵng thay phần cát sông thành phần cấp phối CHƢƠNG PHÂN TÍCH CHỈ TIÊU CƠ LÝ, HĨA HỌC CỦA CÁT ĐỤN VEN BIỂN VÀ PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CƢỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG 2.1 Đặc điểm cát đụn ven biển 2.1.1 Tổng quan cát đụn ven biển miền Trung Việt Nam 2.1.2 Tổng quan cát đụn ven biển khu vực Đà Nẵng 2.2 Phƣơng pháp tiêu cần đánh giá sử dụng cát đụn 2.3 Phƣơng pháp xác định cƣờng độ bê tơng 2.3.1 Tiêu chuẩn thiết bị thí nghiệm 2.3.2 Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén, chịu kéo uốn bê tông 2.4 Những yếu tố ảnh hƣởng đến cƣờng độ chịu nén, chịu uốn bê tông 2.4.1 Ảnh hưởng hàm lượng muối chứa cát 2.4.2 Ảnh hưởng hàm lượng cát mịn h n hợp bê tông 2.4.3 Mác xi măng tỷ lệ X/N 2.4.4 Hàm lượng tính chất cốt liệu 2.4.5 Cấu tạo bê tông 2.4.6 Phụ gia tăng dẻo 2.4.7 Phụ gia đông kết nhanh 2.4.8 Cường độ bê tông tăng theo thời gian 2.4.9 Điều kiện mơi trường bảo dưỡng 2.4.10 Điều kiện thí nghiệm 2.5 Kết luận chƣơng Chƣơng phân tích đặc tính lý, hóa học cát đụn ven biển phƣơng pháp xác định cƣờng độ bê tơng, phân tích yếu tố ảnh hƣởng đến cƣờng độ bê tông Đây sở để tiến hành thí nghiệm chƣơng nhằm xác định cƣờng độ chịu nén chịu kéo bê tơng có sử dụng cát mịn ven biển thành phần cấp phối 25 cấp phối 0; thay lƣợng cát sông nhƣ cấp phối hỗn hợp cát 03 (70% cát sông + 30% cát đụn ven biển) Bảng 3.15 Thành phần cấp phối hỗn hợp bê tông Cấp phối Cát Cát đụn ven Đá Cát sông biển Đà 1x2cm Xi TúyLoan Nẵng Phƣớc măng Nƣớc (Mdl=3,0) (Mdl=2,6) Tƣờng PCB40 (lít) Khối Khối (kg) Tỷ lệ lƣợng Tỷ lệ lƣợng (m ) (D =20) max (%) (%) (m3) (m3) Cấp phối 0: Đá 1x2; Xi măng PCB 40; 100 Cát vàng 100%; Cát đụn ven biển Đà Nẵng 0% 0,447 0 0,838 341 195 Cấp phối 1: Đá 1x2; Xi măng PCB 40; Cát vàng 90%; Cát đụn ven biển Đà Nẵng 10% 90 0,402 10 0,045 0,838 341 195 Cấp phối 2: Đá 1x2; Xi măng PCB 40; Cát vàng 80%; Cát đụn ven biển Đà Nẵng 20% 80 0,358 20 0,089 0,838 341 195 Cấp phối 3: Đá 1x2; Xi măng PCB 40; 70 0,313 30 0,134 0,838 341 195 26 Cát vàng 70%; Cát đụn ven biển Đà Nẵng 30% 3.3 Quy trình đúc mẫu 3.3.1 Tính toán liều lƣợng vật liệu cho mẻ trộn Bảng 3.16 Thành phần cấp phối cho mẻ trộn bê tông Cát Cấp phối Đá dăm Cát sông Xi măng 1x2cm Túy (kg) (kg) Loan (kg) Cát đụn ven biển ĐàNẵng (kg) Nƣớc (kg) Cấp phối 34,53 128,21 67,57 19,74 Cấp phối 34,53 128,21 60,57 6,73 19,74 Cấp phối 34,53 128,21 53,78 13,44 19,74 Cấp phối 34,53 128,21 46,86 20,08 19,74 3.3.2 Trộn hỗn hợp bê tơng xác định độ sụt Thí nghiệm độ sụt đƣợc thực theo TCVN 3106:1993 [13] Đối với cấp phối 0: sau tiến hành trộn hỗn hợp bê tơng, tiến hành kiểm tra lại xem có đạt u cầu nhƣ độ sụt quy định [13] Đối với cấp phối 1, 2, 3: sau tiến hành trộn hỗn hợp bê tông cho cấp phối, tiến hành kiểm tra độ sụt cấp phối Tổng hợp độ sụt cấp phối cụ thể nhƣ Bảng 3.17 27 Bảng 3.17 Độ sụt cấp phối bê tơng thí nghiệm Cấp phối Độ sụt (cm) Cấp phối Cấp phối 7,2 Cấp phối 6,7 Cấp phối 6,1 Nhận xét: độ sụt hỗn hợp bê tông tương ứng với cấp phối đảm bảo yêu cầu công tác phù hợp với độ sụt ban đầu theo quy định tiến hành chọn cấp phối theo TCVN 3106:1993 [13] Theo Bảng 3.17, cấp phối có nhiều c t đụn ven biển độ sụt thấp 3.3.3 Chọn khuôn đúc tiến hành đúc mẫu Chọn khuôn đúc: viên mẫu bê tông đƣợc đúc khn thép, cạnh ghép kín, khơng rò rỉ hồ vữa, không thấm nƣớc, không gây phản ứng với xi măng có bơi chất chống dính lên bề mặt tiếp xúc với hỗn hợp vữa bê tông Khuôn đúc mẫu phải đảm bảo độ cứng, ghép chắn để khơng làm sai lệch kích thƣớc, hình dáng viên đúc vƣợt quy định điều 3.4 “TCVN 3105:1993 [12]” Mặt khuôn phải nhẵn phẳng khơng có vết lồi lõm sâu q micrơmét Độ khơng phẳng mặt khn hình lập phƣơng, khuôn trụ độ cong vênh đƣờng sinh khuôn trụ không đƣợc vƣợt 0,05 mm 100 mm độ dài Độ lệch góc vng tạo mặt kề không vƣợt ±50 28 Hình 3.9 hn đúc mẫu mẫu đúc Đúc mẫu: hỗn hợp bê tông sau chuẩn độ sụt đƣợc trộn lại đúc thành tổ mẫu theo dẫn TCVN 3105: 1993 [12] Các mẫu đƣợc đúc Phòng Thí nghiệm trƣờng Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng 3.3.4 Quy trình bảo dƣỡng mẫu Các mẫu đúc dùng để thí nghiệm cƣờng độ chịu nén, chịu kéo cấp phối bê tông đƣợc bảo dƣỡng đóng rắn kể từ đúc xong đến ngày thử mẫu Mẫu đƣợc giữ khuôn 24 giờ, viên mẫu đƣợc kí hiệu rõ ràng mặt không chịu tải bảo dƣỡng điều kiện giống 3.4 Quy trình nén mẫu kết thí nghiệm 3.4.1 Quy trình nén, kéo uốn mẫu Mẫu thử đƣợc thí nghiệm cƣờng độ chịu nén theo độ tuổi, áp dụng theo tiêu chuẩn TCVN 3118:1993 [15], cƣờng độ chịu kéo uốn theo độ tuổi, áp dụng theo tiêu chuẩn TCVN 3119:1993 [16] Quy trình nén, kéo uốn mẫu nhƣ sau: 29 Cơng tác chuẩn bị mẫu thử theo số hiệu độ tuổi thí nghiệm, thiết bị dụng cụ hỗ trợ cho thiết bị nén, kéo Kiểm tra chọn hai mặt chịu nén, kéo uốn viên mẫu thử theo TCVN 3118:1993 [15], TCVN 3119:1993 [16] Xác định số liệu đầu vào: xác định diện tích mặt chịu lực viên mẫu thử, đo đến độ xác tới 1mm cặp cạnh song song hai mặt chịu nén, chịu kéo Đo xác tới 1mm cặp cạnh song song hai mặt chịu nén, xác định diện tích hai mặt chịu nén dƣới theo giá trị trung bình cặp cạnh cặp đƣờng kính đo Diện tích chịu lực nén mẫu trung bình số học diện tích hai mặt Diện tích chịu lực thử nửa viên dầm uốn gãy đƣợc tính trung bình số học diện tích phần chung mặt chịu nén phía phía dƣới với đệm thép truyền lực tƣơng ứng Chọn thang lực thích hợp máy để nén tải trọng phá hoại nằm khoảng (20÷80)% tải trọng cực đại thang lực nén chọn Khơng đƣợc nén mẫu bê tơng ngồi thang lực Đặt mẫu vào máy nén cho mặt chịu nén chọn nằm tâm thớt dƣới máy Vận hành máy cho mặt mẫu nhẹ nhàng tiếp cận với thớt máy Tiếp tăng tải liên tực với vận tốc không đổi ± daN/cm2 giây mẫu bị phá hoại Dùng tốc độ gia tải nhỏ mẫu bê tơng có cƣờng độ thấp, tốc độ gia tải lớn mẫu bê tông cƣờng độ cao 30 Đối với mẫu thử uốn, đặt mẫu lên máy uốn cho hƣớng tác dụng lực song song với mặt hở viên dầm bê tơng đổ Sai lệch Vị trí đặt lực khoảng cách hai gối tựa hai gối truyền tải không đƣợc vƣợt 0,5 mm Trục dọc dầm thép ngang, dầm thép phụ phải nằm mặt phẳng Giữa gối truyền lực mặt mẫu cho phép đặt đệm gỗ dán lớp dày ± l mm, rộng 15 ± mm, dài chiều rộng mẫu thử để lực tác dụng đƣợc truyền lên mẫu thử Uốn mẫu cách tăng tải liên tục lên mẫu với tốc độ không đổi 0,6 ± 0,4daN/cm2 giây gãy mẫu Lực tối đa đạt đƣợc nén, uốn tải trọng nén, uốn gãy mẫu Tính kết ghi vào biên thử cƣờng độ nén, chịu kéo uốn cho viên mẫu 3.4.2 Kết thí nghiệm 3.4.2.1 Cƣờng độ chịu n n tu i t 3, , 14, , ngày Kết nén mẫu thu đƣợc máy nén bê tông 2000KN– LUDA–TQ, Model: TYA–2000S Phòng thí nghiệm trƣờng Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng đƣợc thể Bảng 3.18, Bảng 3.19 Hình 3.10 Bảng 3.18 Cƣờng độ nén trung bình mẫu thử Mẫu thí nghiệm Cƣờng độ nén trung bình mẫu thử theo ngày tu i (MPa) 14 28 60 Cấp phối 16,17 19,19 24,16 28,29 29,64 Cấp phối 15,63 19,84 24,65 27,73 28,16 31 Cấp phối 14,52 20,31 25,34 26,59 26,99 Cấp phối 13,61 21,22 24,33 24,89 25,16 * Ghi chú: - Mẫu chuẩn 150×150×150 mm có diện t ch ép mẫu F = 150×150 mm2 - Kết giá trị tính tốn trung bình viên ép mẫu theo ngày tuổi ứng với loại cấp phối theo TCVN 3118:1993 [15] Bảng 3.19 Tỉ lệ (%) cƣờng độ chịu nén mẫu có sử dụng cát đụn ven biển Đà Nẵng so với mẫu đối chứng dùng cát sơng ẫu thí nghiệm Tỉ lệ ( ) cường độ chịu nén thời điểm (ngày) 14 28 60 Cấp phối 100 100 100 100 100 Cấp phối 97 103 102 98 95 Cấp phối 90 106 105 94 91 Cấp phối 84 111 101 88 85 Biểu đồ phát triển cường độ nén mẫu thí nghiệm ứng với ngày tuổi (3, 7, 14, 28, 60) Hình 3.10 Nhận xét kết thí nghiệm cường độ chịu nén mẫu bê tơng: - Đối với cấp phối (100% cát sông): Trong thời gian 28 ngày, cƣờng độ bê tông tăng theo quy luật Tại thời điểm 28 ngày tuổi có cƣờng độ cao mẫu thử Sau 28 ngày, cƣờng độ bê tông tăng nhƣng không đáng kể - Đối với cấp phối 1, 2, (tương ứng tỷ lệ 10%, 20%, 30% c t đụn ven biển): Trong thời gian 28 ngày, cƣờng độ mẫu thử cấp phối có có phát triển nhƣng khơng thời điểm 32 3, 7, 14, 28 ngày tuổi Tuy nhiên, phát triển cƣờng độ theo quy luật định tƣơng tự nhƣ bê tông thông thƣờng (cấp phối đối chứng) Tại thời điểm ngày, cƣờng độ mẫu thử cấp phối thấp nhất, đến cấp phối cao cấp phối Tại thời điểm ngày, cƣờng độ mẫu thử cấp phối cao nhất, đến cấp phối thấp cấp phối Tại thời điểm 14 ngày, cƣờng độ mẫu thử cấp phối cao nhất, đến cấp phối thấp cấp phối Tại thời điểm 28 ngày, cƣờng độ mẫu thử cấp phối cao nhất, xấp xỉ cƣờng độ mẫu đối chứng, đến cấp phối thấp cấp phối n (MPa) Sau 28 ngày cƣờng độ bê tông tăng nhƣng khơng đáng kể Cấp phối có tỷ lệ sử dụng cát đụn ven biển nhỏ phát triển cƣờng độ cao 30 25 u 20 ng 15 10 y y 14 y 28 y 60 y i gian ng ( o y) Hình 3.10 Biểu đồ phát triển cường độ nén mẫu thí nghiệm ứng với ngày tuổi (3, 7, 14, 28, 60) 33 3.4.2.2 Cƣờng độ chịu k o uốn tu i t 3, , 14, 28, 60 ngày Bảng 3.20 Cường độ chịu kéo uốn trung bình mẫu thử Mẫu thí nghiệm Cƣờng độ chịu kéo uốn trung bình mẫu thử theo ngày tu i (MPa) 14 28 60 Cấp phối 2,35 2,78 3,22 4,20 4,27 Cấp phối 2,10 2,99 3,46 4,12 4,17 Cấp phối 1,95 3,03 3,52 3,95 4,00 Cấp phối 1,91 3,20 3,39 3,50 3,53 * Ghi chú: - Mẫu chuẩn 150x150x600 mm - Kết giá trị tính tốn trung bình viên ép mẫu theo ngày tuổi ứng với loại cấp phối theo TCVN 3119:1993[16] Bảng 3.21 Tỉ lệ (%) cƣờng độ chịu kéo uốn mẫu có sử dụng cát đụn ven biển so với mẫu đối chứng dùng cát sông Mẫu thí nghiệm Tỉ lệ (%) cƣờng độ chịu kéo uốn thời điểm (ngày) 14 28 60 Cấp phối 100 100 100 100 100 Cấp phối 89 108 107 98 98 Cấp phối 83 109 109 94 94 Cấp phối 81 115 105 83 83 4,5 4,0 o 3,5 3,0 u n (MPa) 34 2,0 2,5 ng 1,5 1,0 0,5 y y 14 y 28 y 60 y i gian ng ( o y) Hình 3.11 Biểu đồ phát triển cường độ chịu kéo uốn mẫu thí nghiệm ứng với ngày tuổi (3, 7, 14, 28, 60) Nhận xét kết thí nghiệm cường độ chịu kéo uốn mẫu bê tông: Đối với cấp phối (100% cát sông) Trong thời gian 28 ngày, cƣờng độ chịu kéo bê tông tăng theo quy luật Tại thời điểm 28 ngày tuổi có cƣờng độ chịu kéo cao mẫu thử Sau 28 ngày cƣờng độ chịu kéo bê tông tăng nhƣng không đáng kể Đối với cấp phối 1, 2, (tương ứng tỷ lệ thay c t sông c t đụn ven biển Đà Nẵng 10%, 20%, 30%) Trong thời gian 28 ngày, cƣờng độ chịu kéo mẫu thử có có phát triển nhƣng khơng thời điểm 3, 7, 14, 28 ngày tuổi Tại thời điểm ngày, cƣờng độ chịu kéo cấp phối thấp nhất, đến cấp phối cao cấp phối 35 Tại thời điểm ngày, cƣờng độ chịu kéo mẫu thử cấp phối cao nhất, đến cấp phối thấp cấp phối Tại thời điểm 14 ngày, cƣờng độ chịu kéo cấp phối cao nhất, đến cấp phối thấp cấp phối Tại thời điểm 28 ngày, cƣờng độ chịu kéo cấp phối cao nhất, đến cấp phối thấp cấp phối Sau 28 ngày cƣờng độ chịu kéo bê tông tăng nhƣng không đáng kể Cấp phối có tỷ lệ sử dụng cát đụn ven biển nhỏ phát triển cƣờng độ cao 3.4.3 Nhận xét kết th nghiệm Lý giải cho việc cấp phối 0, cấp phối 1, cấp phối 2, cấp phối có R28 > R28 bê tơng B20 điều kiện thí nghiệm chuẩn tác giả khơng tiến hành thiết kế cấp phối (sử dụng 100% cát sông) mà sử dụng định mức vật tƣ xây dựng để xác định thành phần, khối lƣợng vật liệu cho cấp phối Đồng thời, tiêu lý thành phần cấp phối dùng chế tạo cấp phối tốt, đáp ứng tiêu chuẩn quy định thành phần vật liệu chế tạo bê tông (đá dăm mỏ đá Phƣớc Tƣờng; nƣớc máy từ nguồn Nhà máy nƣớc thành phố Đà Nẵng; xi măng Sông Gianh PCB40; cát vàng sông Túy Loan thành phố Đà Nẵng) mà sử dụng định mức không tiến hành thiết kế cấp phối nên có độ dơi vật liệu, dẫn đến giá trị cƣờng độ chịu nén 28 ngày tuổi cấp phối dùng thí nghiệm phục vụ đề tài cao so với cấp phối 100% cát sông bê tơng B20 thí nghiệm điều kiện chuẩn Đối với cấp phối (10% cát đụn ven biển), cấp phối (20% cát đụn ven biển), cấp phối (30% cát đụn ven biển), lƣợng cát đụn ven biển thay cát sông không lớn, chƣa ảnh hƣởng đến cấu trúc bê tông nên cƣờng độ chịu nén 28 ngày tuổi mẫu thử cấp phối cao so với cƣờng độ chịu nén bê tông B20 điều kiện thí 36 nghiệm chuẩn Có thể thấy cƣờng độ chịu nén cấp phối 1, 2, có phát triển phức tạp giai đoạn đầu đến ngày thứ 14; từ thời điểm từ 14 đến 28 ngày tuổi cƣờng độ mẫu thử cấp phối 1, 2, trở quy luật cấp phối có tỷ lệ sử dụng cát đụn ven biển nhỏ phát triển cƣờng độ cao Nhận xét cho cƣờng độ chịu kéo nén bê tơng Nhƣ vậy, có phát triển cƣờng độ mạnh 07 ngày đầu cấp phối (có tỷ lệ cát đụn ven biển nhiều nhất) lần lƣợt cấp phối 2, nhƣng sau suy giảm tăng chậm so với cấp phối Điều thành phần hạt mịn cát đụn ven biển tham gia sớm vào trình cố kết, rắn bê tông nhƣng thành phần hạt đồng không tăng thêm lƣợng xi măng có sử dụng cát mịn nên lực dính bê tông giảm Đồng thời, lƣợng muối nhỏ có cát đụn ven biển đóng vai trò chất xúc tác làm tăng nhanh ninh kết bê tông giai đoạn đầu Cùng lƣợng đá dăm, xi măng, nƣớc, điều kiện môi trƣờng chế tạo, bảo dƣỡng, việc thay phần cát sông cát đụn ven biển để lần lƣợt tạo cấp phối (10% cát đụn ven biển), cấp phối (20% cát đụn ven biển), cấp phối (30% cát đụn ven biển) cho thấy lƣợng cát đụn ven biển thay định độ sụt, cƣờng độ mẫu thử cấp phối có sử dụng cát đụn ven biển so với cấp phối Hàm lƣợng cát đụn ven biển thay lớn độ sụt giảm; cƣờng độ giảm Với cấu kiện bê tơng có u cầu phải đạt đƣợc cƣờng độ theo yêu cầu thiết kế (25 MPa) thời điểm 28 ngày cƣờng độ bê tông khơng suy giảm sau ngày thứ 28 sử dụng hỗn hợp cát với tỷ lệ phối trộn cát đụn ven biển vào cát sông theo tỷ lệ 1:4 (20% cát 37 đụn ven biển + 80% cát sông) để chế tạo hỗn hợp vữa bê tông; tỷ lệ hợp lý nhất, vừa đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, vừa đảm bảo tính kinh tế Với cấu kiện bê tông không yêu cầu phải đảm bảo tuyệt đối giá trị cƣờng độ thiết kế mà cần đạt giá trị cƣờng độ thời điểm 28 ngày cƣờng độ bê tông không suy giảm sau ngày thứ 28; sau 60 ngày tuổi đạt đƣợc giá trị cƣờng độ thiết kế sử dụng hỗn hợp cát với tỷ lệ phối trộn cát đồi vào cát sông theo tỷ lệ 1:3 (30% cát đụn ven biển + 70% cát sông) để chế tạo hỗn hợp bê tông 3.5 Nhận xét chương Chƣơng tiến hành thí nghiệm xác định hàm lƣợng ion muối clorua sunphat cát đụn ven biển; thành phần hạt tiêu lý cát sông, cát đụn ven biển, hỗn hợp cát, đá dăm; xây dựng thành phần cấp phối chuẩn cấp phối có sử dụng cát đụn ven biển Đà Nẵng để thay cát sông với tỷ lệ định so cấp phối chuẩn; xác định đƣợc cƣờng độ tốc độ phát triển cƣờng độ cấp phối có sử dụng cát đụn ven biển để so sánh với cấp phối chuẩn ban đầu Khi phối trộn cát đụn ven biển với cát sông theo tỷ lệ thay cát sơng 10%, 20%, 30% tiêu lý thành phần hạt hỗn hợp cát đảm bảo yêu cầu TCVN 7570:2006 [1] Cƣờng độ bê tơng có phối trộn cát đụn ven biển theo tỉ lệ định phát triển theo quy luật tƣơng tự cấp phối chuẩn (100% cát sơng), nhiên cƣờng độ 28 ngày bé so với cƣờng độ 28 ngày cấp phối chuẩn, tăng tỉ lệ cát đụn ven biển thay cát sơng cƣờng độ giảm 38 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Từ kết nghiên cứu, tác giả kết luận nhƣ sau: Kết luận văn đạt đƣợc mục tiêu đề đề tài tìm tỷ lệ thay hợp lý cát đụn ven biển Đà Nẵng cát sông chế tạo bê tông, tạo sở cho việc đề xuất chế tạo bê tông với tỷ lệ cát đụn ven biển định, giúp tận dụng nguồn vật liệu sẵn có địa phƣơng sản xuất bê tơng nhằm giảm chi phí xây dựng, giảm hệ lụy môi trƣờng việc khai thác cát từ sơng, suối, góp phần đáp ứng nhu cầu vật liệu xây dựng ngày tăng cao Khả ứng dụng vào thực tiễn đề tài hồn tồn khả thi Trƣớc mắt, ứng dụng việc thay cát đụn ven biển Đà Nẵng cát sông chế tạo cấu kiện bê tông không cốt thép cấu kiện bê tông cốt thép đơn giản nhƣ: làm đƣờng giao thông bê tông xi măng; hệ thống mƣơng hở cấp nƣớc, tiêu nƣớc sản xuất nông nghiệp; sản xuất cấu kiện bê tông cốt thép ly tâm nhƣ ống cống thoát nƣớc mƣa, nƣớc thải; đan bê tông cốt thép, cống hộp, … Triển vọng việc sử dụng cát đụn ven biển Đà Nẵng để thay cát sông với hàm lƣợng lớn việc chế tạo bê tơng hồn tồn Tuy nhiên cần đánh giá hiệu kinh tế việc tăng thêm lƣợng nƣớc, lƣợng xi măng so với lƣợng tăng thêm cát đụn ven biển bê tông Kiến nghị Trong phạm vi giới hạn đề tài, tác giả nghiên cứu cƣờng độ bê tơng có sửng dụng cát đụn ven biển Đà Nẵng để thay phần cát sông, nên cần nghiên cứu thêm khả chống thấm, độ mài mòn, ăn mòn clorua, ăn mòn sulfat … 39 Cần nghiên cứu thêm tính chất lý bê tơng có sử dụng cát đụn ven biển Đà Nẵng để thay cát sông chế tạo gia tăng hàm lƣợng cát đụn ven biển thay đồng thời gia tăng lƣợng xi măng, nƣớc Cần nghiên cứu thêm tính chất lý bê tơng có sử dụng cát đụn ven biển Đà Nẵng để thay cát sông chế tạo gia tăng hàm lƣợng cát đụn ven biển thay đồng thời sử dụng phụ gia mà giữ nguyên lƣợng đá dăm, xi măng, nƣớc ... tơng có sử dụng cát mịn ven biển thành phần cấp phối 9 CHƢƠNG THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CƢỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG SỬ DỤNG CÁT ĐỤN VEN BIỂN ĐÀ NẴNG THAY THẾ MỘT PHẦN CÁT SÔNG TRONG THÀNH PHẦN CẤP PHỐI 3.1... ĐỊNH CƢỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG Chƣơng 3: THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CƢỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG SỬ DỤNG CÁT ĐỤN VEN BIỂN ĐÀ NẴNG THAY THẾ MỘT PHẦN CÁT SÔNG TRONG THÀNH PHẦN CẤP PHỐI CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG VÀ... nhƣ sử dụng cho 25 cấp phối 0; thay lƣợng cát sông nhƣ cấp phối hỗn hợp cát 03 (70% cát sông + 30% cát đụn ven biển) Bảng 3.15 Thành phần cấp phối hỗn hợp bê tông Cấp phối Cát Cát đụn ven Đá Cát