Nghiên cứu sử dụng cát đồi vạn ninh khánh hòa để thay thế một phần cát sông trong chế tạo bê tông

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ THÀNH ĐỨC NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁT ĐỒI VẠN NINH - KHÁNH HỊA ĐỂ THAY THẾ MỘT PHẦN CÁT SƠNG TRONG CHẾ TẠO BÊ TÔNG Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng cơng trình Dân dụng Cơng nghiệp Mã số: 60.58.02.08 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: TS LÊ KHÁNH TOÀN Đà Nẵng, Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sỹ ngành Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình Dân dụng & Công nghiệp với đề tài: "Nghiên cứu sử dụng cát đồi Vạn Ninh – Khánh Hòa để thay phần cát sông chế tạo bê tông" cơng trình nghiên cứu tơi thực Các số liệu kết nêu luận văn trung thực Tất trích dẫn ghi rõ nguồn gốc Người cam đoan Lê Thành Đức MỤC LỤC TRANG BÌA LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC TRANG TĨM TẮT LUẬN VĂN DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu đề tài .3 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu .3 Ý nghĩa thực tiễn đề tài Cấu trúc luận văn 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 tông 1.1.1.1 Phân loại bê tông 1.1.1.2 Cấu trúc bê tông .6 1.1.2 Tính chất học bê tông 1.1.2.1 Cƣờng độ chịu n n 1.1.2.2 Cƣờng độ chịu uốn 1.1.3 Co ngót bê tơng .8 1.1.4 Các vật liệu cấu thành .9 1.1.4.1 Xi măng 1.1.4.2 Cốt liệu nhỏ (Cát) 10 1.1.4.3 Cốt liệu lớn (Đá dăm, sỏi) 11 1.1.4.4 Nƣớc 11 1.2 Nguyên lý hình thành bê tơng thơng qua phản ứng thủy hóa xi măng 13 1.2.1 Giai đoạn hòa tan 15 1.2.2 Giai đoạn hóa keo 15 1.2.3 Giai đoạn kết tinh 15 1.3 Tổng quan số nghiên cứu ứng dụng khai thác sử dụng cát mịn để chế tạo bê tông xi măng 15 1.3.1 Các nghiên cứu ứng dụng cát mịn có nguồn gốc từ cát biển để chế tạo bê tông xi măng 15 1.3.1.1 Các nghiên cứu ứng dụng nƣớc 15 1.3.1.2 Các nghiên cứu ứng dụng nƣớc 16 1.3.2 Khai thác sử dụng cát mịn có nguồn gốc từ cát biển để chế tạo bê tông xi măng 17 1.3.2.1 Khai thác sử dụng cát mịn có nguồn gốc từ cát biển làm bê tông xi măng nƣớc 17 1.3.2.2 Khai thác sử dụng cát mịn có nguồn gốc từ cát biển làm bê tông xi măng Việt Nam 17 1.3.3 Ảnh hƣởng cát hạt mịn có nguồn gốc từ cát biển q trình chế tạo, sử dụng bê tơng xi măng 18 1.4 Nhận x t chƣơng 18 CHƢƠNG ĐẶC TÍNH CƠ LÝ, HĨA HỌC CỦA CÁT ĐỒI CỠ HẠT NHỎ VÀ CƢỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA BÊ TÔNG 19 2.1 Tổng quan cát đồi miền Trung Việt Nam cát đồi Vạn Ninh 19 2.1.1 Tổng quan cát đồi miền Trung Việt Nam 19 2.1.2 Đặc điểm cát đồi khu vực Vạn Ninh – Khánh Hòa 20 2.2 Các tiêu cần xác định cát đồi 21 2.3 Phƣơng pháp xác định cƣờng độ n n bê tông 22 2.3.1 Tiêu chuẩn thiết bị thí nghiệm 22 2.3.1.1 Các tiêu chuẩn sử dụng thí nghiệm 22 2.3.1.2 Thiết bị sử dụng thí nghiệm 22 2.3.2 Thí nghiệm xác định cƣờng độ chịu n n bê tông 25 2.3.2.1 Lấy mẫu chuẩn bị thí nghiệm 25 2.3.2.2 Tiến hành thí nghiệm 25 2.3.2.3 Tính kết 26 2.4 Những yếu tố ảnh hƣởng đến cƣờng độ n n bê tông 26 2.4.1 Ảnh hƣởng hàm lƣợng muối chứa cát đồi 26 2.4.2 Ảnh hƣởng tỷ lệ cát đồi thay cát sông hỗn hợp bê tông 26 2.4.3 Mác xi măng tỷ lệ X/N 27 2.4.4 Hàm lƣợng tính chất cốt liệu 28 2.4.5 Cấu tạo bê tông 29 2.4.6 Phụ gia tăng dẻo 29 2.4.7 Phụ gia đông kết nhanh 29 2.4.8 Cƣờng độ bê tông tăng theo thời gian 29 2.4.9 Điều kiện môi trƣờng bảo dƣỡng 30 2.4.10 Điều kiện thí nghiệm 30 2.5 Nhận x t chƣơng 30 CHƢƠNG THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CƢỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA BÊ TÔNG SỬ DỤNG CÁT ĐỒI VẠN NINH ĐỂ THAY THẾ MỘT PHẦN CÁT SÔNG TRONG THÀNH PHẦN CẤP PHỐI 31 3.1 Mục đích thí nghiệm 31 3.2 Xác định tiêu thành phần cấp phối 31 3.2.1 Xi măng 31 3.2.2 Cốt liệu nhỏ (cát) 32 3.2.2.1 Cát sông 32 3.2.2.2 Cát đồi Vạn Ninh 34 3.2.2.3 Phối trộn hỗn hợp cát sông cát đồi Vạn Ninh 39 3.2.2.4 Lựa chọn tỷ lệ phối trộn hỗn hợp cát để sử dụng chế tạo cấp phối bê tơng thí nghiệm: 44 3.2.3 Cốt liệu lớn (đá dăm 1x2 cm) 44 3.2.4 Nƣớc 46 3.3 Tính tốn thành phần cấp phối cho hỗn hợp bê tông cấp bền B20 46 3.4 Quy trình đúc mẫu 48 3.4.1 Tính tốn liều lƣợng vật liệu cho mẻ trộn 48 3.4.2 Trộn hỗn hợp bê tông xác định độ sụt 49 3.4.3 Chọn khuôn đúc tiến hành đúc mẫu 50 3.4.4 Quy trình bảo dƣỡng mẫu 50 3.5 Quy trình n n mẫu kết thí nghiệm 50 3.5.1 Quy trình n n mẫu 50 3.5.2 Kết thí nghiệm - Cƣờng độ n n tuổi t = 3, 7, 14, 28, 60, 90 ngày 51 3.5.3 Nhận x t kết thí nghiệm: 52 3.5.3.1 Đối với cấp phối (100% cát sông): 52 3.5.3.2 Đối với cấp phối 1, 2, (tƣơng ứng tỷ lệ 15%, 20%, 25% cát đồi): 53 3.6 Nhận x t chƣơng 56 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 PHỤ LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC S (BẢN SAO) BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁT ĐỒI VẠN NINH - KHÁNH HÒA ĐỂ THAY THẾ MỘT PHẦN CÁT SÔNG TRONG CHẾ TẠO BÊ TÔNG Học viên: Lê Thành Đức Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình Dân dụng Cơng nghiệp Mã số: 60.58.02.08 Khóa: K33, Trƣờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt: Bê tông xi măng thông thƣờng với thành phần cấp phối bao gồm xi măng, cốt liệu lớn (đá, sỏi), cố liệu nhỏ (cát hạt thô), nƣớc số phụ gia Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7570:2006 Cốt liệu cho bê tông vữa – Yêu cầu kỹ thuật quy định rõ thành phần hạt tiêu lí cát thành phần cấp phối Việc thay đổi thành phần, tỉ lệ cát ảnh hƣởng đến đặc trƣng lí bê tơng Với nhu cầu sử dụng vật liệu cho cơng trình xây dựng ngày cao nhƣ nay, nguồn cát sông để chế tạo hỗn hợp bê tông theo quy định ngày cạn kiệt, chất lƣợng ngày k m, hàm lƣợng bùn, bụi bẩn; việc khai thác mức nguồn cát từ sông, suối gây nhiều hệ lụy mơi trƣờng Do đó, cần tìm kiếm nghiên cứu sử dụng thay nguồn cát khác với cát sông truyền thống, nhƣ cát đồi khu vực huyện Vạn Ninh – tỉnh Khánh Hịa cần thiết có ý nghĩa khoa học thực tiễn Đề tài nghiên cứu sử dụng cát đồi Vạn Ninh – Khánh Hòa để thay phần cát sông chế tạo bê tông nh m xác định cƣờng độ chịu n n theo thời gian điều kiện bảo dƣỡng chuẩn phịng thí nghiệm Từ đó, tìm tỷ lệ thay hợp lý cát đồi cát sông chế tạo bê tông; kết nghiên cứu cho thấy: sử dụng cát đồi ven biển Vạn Ninh, Khánh Hịa để thay cát sơng thành phần cấp phối bê tông, sở để đề xuất chế tạo bê tông với tỉ lệ cát đồi định, giúp tận dụng nguồn vật liệu sẵn có địa phƣơng sản xuất bê tơng nh m 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 Khánh Hòa Từ khóa – Bê tơng, cấp phối, cát sơng, cát đồi Vạn Ninh, cƣờng độ chịu n n STUDY ON PARTLY REPLACEMENT OF RIVER-SAND IN CONCRETE MANUFACTURE BY USING HILL-SAND FROM VAN NINH DISTRICT – KHANH HOA PROVINCE Abstract: Composition of common concrete includes cement, large aggregate (stone), small aggregate (sand), clean water and admixtures According to Vietnamese standard TCVN 7570:2006: Aggregates for concrete and mortar – Specifications, particle size distribution and physical, mechanical properties of sand in composition are specified Any changes in composition and ratio of sand may affect physical and mechanical properties of concrete With the rise in need of materials for construction, river-sand, which is a component in concrete, is becoming scarce and degraded Remarkably, the quality of sand is affected by the excessive of mud and dust In addition, overexploitation is causing severe damage to environment Thus, an alternative sand resource, such ashill-sand in Van Ninh District – KhanhHoa province, should be found and studied It is necessary and meaningful Through compressive strength tests at laboratory with standard curing concrete process, the study focuses on partly replacement of river-sand by hill-sand in concrete manufacture and finds reasonable substitution ratio The result shows that hill-sand in Van Ninh District can be used to substitute river-sand in concrete composition It also establishes the foundation to propose certain ratio of hill-sand in concrete manufacture Furthermore, this will help to make use of abundant local resource, decrease cost, satisfy the rising demand of material and mitigate environmental iMPacts Key words: concrete, composition, river-sand, Van Ninh hill-sand, compressive strength DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu 1.1 1.2 1.3 3.1 Tên bảng Hàm lƣợng tối đa cho ph p muối hòa tan, ion sunfat, ion clorua cặn không tan nƣớc trộn vữa (mg/l) Hàm lƣợng tối đa cho ph p muối hòa tan, ion sunfat, ion clorua cặn không tan nƣớc dùng để rửa cốt liệu bảo dƣỡng bê tông (mg/l) Yêu cầu thời gian đông kết xi măng cƣờng độ chịu n n vữa Trang 12 13 13 So sánh tiêu chất lƣợng xi măng Hà Tiên PCB40 với TCVN Các tính chất lý cát sông Cái Nha Trang lấy từ mỏ Diên Thọ 31 Thành phần hạt cát sông Cái Nha Trang lấy từ mỏ Diên Thọ Hàm lƣợng muối mẫu cát đồi Vạn Ninh theo kết kiểm nghiệm Viện Pastuer Nha Trang 33 3.5 Các tính chất lý cát đồi Vạn Ninh, mẫu Hịn Gầm - vị trí 37 3.6 Thành phần hạt cát đồi Vạn Ninh, mẫu Hòn Gầm - vị trí 38 3.7 Các tính chất lý hỗn hợp cát 01 (85% cát sông + 15% cát đồi) 39 3.8 Thành phần hạt hỗn hợp cát 01 (85% cát sông + 15% cát đồi) 40 3.2 3.3 3.4 33 36 3.9 Các tính chất lý hỗn hợp cát 02 (80% cát sông + 20% cát đồi) 3.10 Thành phần hạt hỗn hợp cát 02 (80% cát sông + 20% cát đồi) 3.11 Các tính chất lý hỗn hợp cát 03 (75% cát sông + 25% cát đồi) 41 41 42 3.12 Thành phần hạt hỗn hợp cát 03 (75% cát sơng + 25% cát đồi) 3.13 Các tính chất lý đá dăm 1x2 cm – mỏ đá Hòn Thị 3.14 Thành phần hạt đá dăm 1x2cm – mỏ đá Hòn Thị 3.15 Thành phần cấp phối hỗn hợp bê tông 3.16 Thành phần vật liệu cho mẻ trộn ứng với loại cấp phối 3.17 Độ sụt cấp phối bê tông thí nghiệm 3.18 Cƣờng độ n n trung bình mẫu thử Tỉ lệ (%) cƣờng độ chịu n n mẫu có sử dụng cát đồi so với 3.19 mẫu đối chứng dùng cát sông 43 45 45 48 49 49 51 52 DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ Số hiệu Tên biểu đồ Trang 1.1 Độ co ngót đá xi măng, vữa, bê tơng 1.2 Phạm vi thành phần hạt cho ph p cát dùng chế tạo bê tông 10 2.1 Sự phụ thuộc cƣờng độ bê tông vào lƣợng nƣớc nhào trộn [6] 27 3.1 Thành phần hạt cát sông Cái Nha Trang, mỏ Diên Thọ 34 3.2 Thành phần hạt cát đồi Vạn Ninh (mẫu Hòn Gầm - vị trí 1) 38 3.3 Thành phần hạt hỗn hợp cát 01 (85% cát sông + 15% cát đồi) 40 3.4 Thành phần hạt hỗn hợp cát 02 (80% cát sông + 20% cát đồi) 42 3.5 Thành phần hạt hỗn hợp cát 03 (75% cát sông + 25% cát đồi) 43 3.6 Thành phần hạt đá dăm 1x2 cm – mỏ đá Hòn Thị 46 3.7 Sự phát triển cƣờng độ n n mẫu thí nghiệm ứng với ngày tuổi (3, 7, 14, 28, 60, 90) 52 ... loại bê tơng Theo [6], phân loại bê tơng nhƣ sau: - Theo dạng chất kết dính: Bê tơng xi măng, bê tông silicat, bê tông thạch cao, bê tông polime - Theo dạng cốt liệu: Bê tông cốt liệu đặc, bê tông. .. đồng đƣợc gọi bê tông Hỗn hợp nguyên liệu nhào trộn gọi hỗn hợp bê tông hay bê tông tƣơi; hỗn hợp bê tông sau đông cứng, rắn chắc, chuyển sang trạng thái đá đƣợc gọi bê tông Yêu cầu bê tông phải... VẠN NINH ĐỂ THAY THẾ MỘT PHẦN CÁT SÔNG TRONG THÀNH PHẦN CẤP PHỐI CHƯƠNG 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 tông Bê tông