Nghiên cứu sử dụng thủy tinh y tế để sản xuất bê tông

Nghiên cứu sử dụng thủy tinh y tế để đưa vào thành phần cốt liệu của bê tông với mục đích tận dụng nguồn rác thải thủy tinh y tế ngày càng tăng trong các đơn vị y tế để giúp giải quyết p

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-LÊ VĂN CẢNH

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG THỦY TINH Y TẾ

ĐỂ SẢN XUẤT BÊ TÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng – Năm 2017

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-LÊ VĂN CẢNH

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG THỦY TINH Y TẾ

ĐỂ SẢN XUẤT BÊ TÔNG

Mã số : 60.58.02.08

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Trương Hoài Chính

Đà Nẵng – Năm 2017

Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2017

Người cam đoan

TRANG PHỤ BÌA

LỜI CAM ĐOAN

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG VÀ THỦY TINH 3

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BÊ TÔNG 3

1.1.1 Cấu trúc bê tông 3

1.1.2 Nhân tố quyết định cường độ bê tông 4

1.1.3 Sự tăng cường độ theo thời gian 5

1.1.4 Bê tông cốt thép 6

1.1.5 Biến dạng của bê tông 6

1.1.5.1 Biến dạng do co ngót 6

1.1.5.2 Biến dạng do tải trọng tác dụng ngắn hạn 7

1.1.5.3 Biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo 8

1.1.5.4 Từ biến 9

1.1.5.5 Biến dạng nhiệt 10

1.2 GIỚI THIỆU VỀ THỦY TINH 10

1.3 THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ TÍNH CHẤT CỦA THỦY TINH 11

1.3.1 Thành phần hóa học 11

1.3.2 Các tính chất 11

1.3.2.1 Tỷ trọng của thủy tinh 11

1.3.2.2 Mô đun đàn hồi (E) 11

1.3.2.3 Độ bền nén, kéo, uốn 12

1.3.2.4 Độ dòn 12

1.3.2.5 Nhiệt dung riêng 12

1.3.2.6 Độ dẫn nhiệt 13

1.3.2.7 Hệ số dãn nở nhiệt 13

1.3.2.8 Độ bền nhiệt 13

1.4 PHÂN LOẠI THỦY TINH 14

1.4.1 Thủy tinh hữu cơ 14

1.4.2 Thủy tinh vô cơ 14

1.4.2.2 Thủy tinh oxit 14

1.4.2.3 Halogen thủy tinh 15

1.4.2.4 Chancogenhit thủy tinh 15

1.4.2.5 Thủy tinh hỗn hợp 16

1.5 QUY TRÌNH XỬ LÝ RÁC THẢI THỦY TINH 17

1.6 ƯU – NHƯỢC ĐIỂM CỦA VIỆC SỬ DỤNG THỦY TINH Y TẾ TRONG BÊ TÔNG 17

1.5.1 Ưu điểm 17

1.5.2 Nhược điểm 17

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ BÊ TÔNG SỬ DỤNG THỦY TINH Y TẾ THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM 18

2.1 TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG SỬ DỤNG THỦY TINH Y TẾ 18

2.2 CƠ SỞ ĐÁNH GIÁ CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG 18

2.2.1 Xi măng theo Tiêu chuẩn TCVN 6260-2009 18

2.2.2 Cát theo Tiêu chuẩn TCVN 7570-2006 19

2.2.2.1 Yêu cầu kỹ thuật 19

2.2.2.2 Phương pháp thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý của cát: 21

a Khối lượng riêng, độ hút nước: Áp dụng theo TCVN 7572- 4 -2006 21

b Khối lượng thể tích xốp, độ hổng: Áp dụng theo TCVN 7572- 6 -2006 23

c Xác định thành phần hạt, môđun độ lớn: Áp dụng theo TCVN 7572 2 -2006 24

d Xác định hàm lượng bụi, bùi, sét: Áp dụng theo TCVN 7572-8:2006 26

2.2.3 Nước Áp dụng TCVN 4506 : 2012 26

2.2.4 Thủy tinh 28

2.3 CẤP PHỐI VẬT LIỆU, QUY TRÌNH LẤY MẪU, BẢO DƯỠNG BÊ TÔNG 29

2.3.1 Thành phần cấp phối bê tông được thiết kế dựa trên các cốt liệu đã được thí nghiệm 29

2.3.2 Quy trình lấy mẫu, bảo dưỡng bê tông được áp dụng theo tiêu chuẩn TCVN 3015-1993 29

2.3.2.1 Quy trình lấy mẫu 29

2.3.2.2 Đúc mẫu bê tông 29

2.3.2.3 Khuôn đúc mẫu 30

2.3.2.4 Đổ và đầm hỗn hợp bê tông trong khuôn 30

2.3.2.5 Bảo dưỡng mẫu bê tông 30

2.4 CƠ SỞ XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG 31

2.4.1.1 Chuẩn bị mẫu thử 31

2.4.1.2 Thiết bị thử 31

2.4.1.3 Tiến hành thử 31

2.4.2 Độ sụt 32

2.4.3 Hệ số dẫn nhiệt 32

2.4.3.1 Trường nhiệt độ 33

2.4.3.2 Gradient nhiệt độ 33

2.4.3.3 Định luật Fourier 34

2.4.3.4 Thí nghiệm xác định hệ số dẫn nhiệt 36

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 37

3.1 CHUẨN BỊ MẪU THỬ VÀ CÁC LOẠI CỐT LIỆU 37

3.1.1 Xi măng 37

3.1.2 Cát 37

3.1.3 Thủy tinh 40

3.2 THÀNH PHẦN CẤP PHỐI CỦA BÊ TÔNG 41

3.3 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU 45

3.3.1 Cường độ chịu nén 45

3.1.2 Hệ số dẫn nhiệt 49

3.1.2.1 Một số hình ảnh thiết bị đo, mẫu đo 49

3.1.2.2 Hình ảnh kết quả đo 50

3.4 NHẬN XÉT 51

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 52

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (bản sao)

σb Ứng suất của bê tông (daN/cm2)

εb Biến dạng tỉ đối của bê tông

 Hệ số đàn hồi

C Suất từ biến

α Hệ số dãn nỡ nhietj theo chiều dài

λ Hệ số dẫn nhiệt (Kcal/mhºC)

E Mô đun đàn hồi (MPa)

R Cường độ chịu nén của bê tông (daN/cm2

)

ρx Khối lượng thể tích xốp của cốt liệu (Kg/m3)

vk Khối lượng thể tích của cốt liệu ở trạng thái khô (Kg/m3

)

2.7 Hàm lượng tối đa cho phép của muối hòa tan, ion sunfat, ion

clorua và cặn không tan trong nước trộn vữa 27

2.8

Hàm lượng tối đa cho phép của muối hòa tan, ion sunfat, ion

clorua và cặn không tan trong nước dùng để rửa cốt liệu và bảo

3.5 Cấp phối bê tông thay thế 100% đá dăm bằng thủy tinh 41 3.6 Kết quả nén bê tông thủy tinh (thủy tinh thay thế 100% đá dăm) 45 3.7 Kết quả nén bê tông đá dăm cấp độ bền B15(M200) 46 3.8 So sánh kết quả cường độ chịu nén 47 3.9 Kết quả đo hệ số dẫn nhiệt của bê tông 49

3.5 Xác định khối lượng thể tích xốp của thủy tinh 41

3.13 Biểu đồ phát triển cường độ của bê tông thủy tinh 45 3.14 Biểu đồ phát triển cường độ của bê tông đá dăm 46

3.15 Biểu đồ phát triển cường độ của bê tông thủy tinh và bê tông đá

3.21 Thí nghiệm xác định hệ số dẫn nhiệt của bê tông 50 3.22 Hệ số dẫn nhiệt của các loại bê tông 51

ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG THỦY TINH Y TẾ

ĐỂ SẢN XUẤT BÊ TÔNG

Học viên: Lê Văn Cảnh

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình Dân Dụng và Công Nghiệp

Khóa: 31 - Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng

Tóm tắt - Ngày nay vấn đề ô nhiễm môi trường càng trở thành chủ đề nóng mà cả nhân

loại quan tâm, gây ra sự nóng lên của trái đất, làm khí hậu toàn cầu thay đổi rõ rệt

Nghiên cứu sử dụng thủy tinh y tế để đưa vào thành phần cốt liệu của bê tông với mục đích tận dụng nguồn rác thải thủy tinh y tế ngày càng tăng trong các đơn vị y tế để giúp giải quyết phần nào vấn đề rác thải y tế trong các đơn vị này Đây là một trong những nguồn rác thải gây ô nhiễm rất lớn cho môi trường khi đốt hay chôn lấp Luận văn này nghiên cứu xác định các chỉ tiêu của bê tông sử dụng thủy tinh như: cường độ chịu nén, hệ số dẫn nhiệt Từ đó đưa ra những đánh giá cụ thể về bê tông khi sử dụng thủy tinh y tế làm cốt liệu

Từ khóa – Bê tông, rác thải thủy tinh y tế, cường độ chịu nén, hệ số dẫn nhiệt

THE RESEARCH OF USING MEDICAL GLASS

TO PRODUCE CONCRETE

Abstract - Today, environmental pollution is becoming a important subject that draws all

the world attentions, causes global warming, makes the global climate change

The research of mixing medical glass with other component of concrete in the purposes of making use the medical glass resources available in medical facilities to help solve the problem of medical waste.This is one of the largest sources of garbage that causes huge pollution to the environment when burning or burial This thesis determine the mechanical properties of concrete with medical glass as it aggregate such as compressive strength, thermal conductivity This gives general assessments of quality of concrete when using medical glass as aggregates Final give conclusions and recommendations for the step by step application of concrete with medical glass

as its aggregates into real life

Keywords – Concrete; medical glass garbage; compressive strength; thermal conductivity

ô nhiễm rất lớn cho môi trường và còn làm giảm diện tích đất dùng để sử dụng cho nhiều mục đích khác

Vấn đề đặt ra, là nghiên cứu tận dụng nguồn rác thải y tế (chai lọ thủy tinh) làm cốt liệu thay thế để sản xuất bê tông góp phần giảm thiểu lượng rác thải đã quá tải cho

các đơn vị y tế Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu sử dụng thủy tinh y tế để sản xuất bê

tông” cần được nghiên cứu để làm rõ vấn đề này

Hình 1 Rác thải thủy tinh y tế

2 Mục tiêu nghiên cứu

Sử dụng cốt liệu thủy tinh trong thành phần cấp phối bê tông từ đó xác định các đặc tính của nó sau đó đưa ra các nhận xét và kiến nghị

3 Đối tượng nghiên cứu

Bê tông sử dụng cốt liệu thủy tinh y tế

4 Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu thành phần cấp phối (cốt liệu thủy tinh thay thế) để chế tạo vật liệu

bê tông cốt liệu thủy tinh trong phòng thí nghiệm, từ đó xác định một số thông số đặc tính kỹ thuật

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp lí thuyết: Thu thập tài liệu; tìm hiểu lý thuyết tính chất cơ lý của vật liệu bê tông

- Nghiên cứu thực nghiệm: Chế tạo mẫu trong phòng thí nghiệm Đo đạc xử lý số liệu từ đó so sánh kết quả trên các mẫu thử

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Nghiên cứu sử dụng thủy tinh y tế để thay thế đá dăm (thay thế 100%) trong thành phần cấp phối bê tông Xác định các chỉ tiêu cường độ, khả năng dẫn nhiệt của

bê tông sử dụng cốt liệu thủy tinh, từ đó đưa ra những kiến nghị sử dụng thủy tinh y tái chế vào thực tế

Tận dụng nguồn rác thải thủy tinh từ các cơ sở y tế sẽ không những góp phần rất lớn đến việc bảo vệ môi trường, bảo vệ sức khỏe con người mà còn góp phần tiết kiệm quỹ đất cho chôn lấp thủy tinh

7 Cấu trúc luận văn

Luận văn gồm phần Mở đầu, 03 Chương và phần Kết luận và kiến nghị

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

2 Mục tiêu nghiên cứu

3 Đối tượng nghiên cứu

4 Phạm vi nghiên cứu

5 Phương pháp nghiên cứu

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG VÀ THỦY TINH

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BÊ TÔNG [10]

Bê tông là một loại đá nhân tạo được được chế tạo từ các vật liệu rời (cát, đá, sỏi)

và chất kết dính Vật liệu rời được gọi là cốt liệu, gồm các cỡ hạt khác nhau, loại bé có kích thước từ 1-5mm, loại lớn là sỏi hoặc đá dăm có kích thước 5-40 mm hoặc lớn hơn Chất kết dính thường là xi măng trộn với nước hoặc các chất dẻo khác

Ngoài các thành phần chính như trên người ta còn có thể thêm các phụ gia để cải thiện một số tính chất của bê tông trong lúc thi công cũng như trong quá trình sử dụng Phụ gia có nhiều loại khác nhau, có loại để nâng cao độ dẻo của hỗn hợp bê tông, có loại dùng để tăng nhanh hoặc kéo dài thời gian đông kết của xi măng, có loại để nâng cao cường độ của bê tông trong thời gian đầu, có loại để tăng khả năng chống thấm … Nước để trộn bê tông gồm 2 phần: Một phần để hóa hợp với xi măng, một phần nữa như là phụ gia làm cho hỗn hợp bê tông có được độ dẻo cần thiết lúc trộn, đổ khuôn, đầm chắc Lượng nước tham gia phản ứng hóa hợp chỉ chiểm khoảng một phần năm trọng lượng xi măng và là cần thiết Lượng nước thêm vào để trộn bê tông, về sau khi bê tông đã khô cứng, sẽ trở thành nước thừa, một phần bốc hơi để lại các lỗ rỗng li

ti trong cấu trúc của bê tông, làm giảm độ đặc chắc và cường độ của nó Nguyên lý tạo nên bê tông là dùng các cốt liệu lớn làm thành bộ xương, cốt liệu nhỏ lắp đầy khoảng trống và dùng chất kết dính để liên kết chúng lại thành một thể đặc chắc có khả năng chịu lực và chống lại các biến dạng

1.1.1 Cấu trúc bê tông

Bê tông có cấu trúc không đồng nhất vì hình dáng, kích thước các hạt cốt liệu khác nhau, sự phân bố của cốt liệu và chất kết dính không thật đồng đều, trong bê tông vẫn còn lại một ít nước thừa và những lỗ rỗng li ti (do nước thừa bốc hơi)

Quá trình khô cứng của bê tông xảy ra lâu dài, đó là quá trình thủy hóa xi măng, quá trình thay đổi sự cân bằng nước, sự giảm chất keo nhớt, sự tăng mạnh tinh thể của

đá xi măng Quá trình đó làm cho bê tông trở thành vật liệu vừa có tính đàn hồi vừa có tính dẻo, thể hiện ra ở đặc tính biến dạng khi chịu lực và chịu tác động nhiệt ẩm của môi trường

Tùy theo thành phần và cấu trúc của bê tông mà người ta phân loại chúng thành nhiều cách khác nhau:

- Theo cấu trúc có các loại: Bê tông đặc chắc, bê tông có lỗ rỗng, bê tông tổ ong;

- Theo khối lượng riêng phân thành: Bê tông nặng thông thường có khối lượng riêng γ=2200-2500 kG/m3; bê tông nặng cốt liệu bé γ=1800-2200 kG/m3, bê tông nhẹ γ<1800kG/m3; bê tông đặc biệt nặng γ>2500 kG/m3;

- Theo thành phần có: Bê tông thông thường, bê tông cốt liệu bé, bê tông chèn

đá hộc

- Theo phạm vi sử dụng: Bê tông làm kết cấu chịu lực, bê tông chịu nóng, bê tông cách nhiệt, bê tông chống xâm thực…

1.1.2 Nhân tố quyết định cường độ bê tông

Cường độ bê tông lớn hay bé là do thành phần và công nghệ chế tạo quyết định Khi thiết kế công trình người ta thường phải dự kiến cường độ cần thiết của bê tông (chọn mác hoặc cấp độ bền thiết kế), dùng cường độ đó để đem vào trong tính toán Khi thi công cần chọn thành phần, cấp phối vật liệu và biện pháp chế tạo để bê tông đạt cường độ yêu cầu Muốn biết bê tông có đạt hay không lại cần phải đúc mẫu thử để thí nghiệm Các yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến cường độ bê tông:

Chất lượng và số lượng xi măng: Thông thường để chế tạo 1m3 bê tông cần dùng khoảng 250-500 kg xi măng Với cường độ bê tông đã dự kiến, khi dùng ximăng chất lượng cao hơn thì số lượng sẽ ít hơn Trong một giới hạn nào đó khi tăng lượng xi măng cũng tăng cường độ bê tông nhưng nói chung hiệu quả không cao và thường làm tăng biến dạng co ngót gây hậu quả xấu Khi cần có bê tông cường độ cao nên dùng xi măng mác cao với số lượng hợp lý

Độ cứng độ sạch và tỉ lệ thành phần của cốt liệu (cấp phối) Các yếu tố này đóng vai trò quan trọng trong việc chế tạo bê tông Khi chọn được cấp phối hợp lý không những tăng được cường độ bê tông mà còn sử dụng xi măng một cách tiết kiệm

Tỉ lệ nước – xi măng: Đây là yếu tố ảnh hưởng lớn đến cường độ và tính chất biến dạng của bê tông Khi tỉ lệ này tăng lên thì cường độ và độ đặc chắc của bê tông đều bị giảm và biến dạng do co ngót tăng

Chất lượng của việc nhào trộn vữa bê tông, độ đầm chắc của bê tông khi đổ khuôn và điều kiện bảo dưỡng Các yếu tố này đều ảnh hưởng lớn đến cường độ bê tông

Các yếu tố nêu trên đều ảnh hưởng đến cường độ chịu nén và cường độ chịu kéo của bê tông nhưng mức độ có khác nhau, ví dụ tỉ lệ nước – xi măng ảnh hưởng rất lớn đến cường độ chịu nén và có phần ít hơn đối với cường độ chịu kéo, còn độ sạch của cốt liệu ảnh hưởng lớn đến cường độ chịu nén và rất lớn đến cường độ chịu kéo, bê tông dùng đá dăm và sỏi có cường độ chịu kéo gần như nhau nhưng cường độ chịu kéo của chúng khác nhau đến 20%

Bê tông được sử dụng rộng rãi trong xây dựng như làm cầu, đường, nhà cửa, đập ngăn nước…Ngày nay, bê tông có mặt khắp mọi nơi do những ưu điểm không thể thay thế như: khả chịu lực rất lớn, giá thành rẻ, bền vững và sử dụng ổn định với thời tiết

1.1.3 Sự tăng cường độ theo thời gian

Hình 1.1 Đồ thị tăng cường độ theo thời gian

Gọi tuổi của bê tông là thời gian t (tính bằng ngày) kể từ khi chế tạo đến khi thí nghiệm mẫu Lúc mới nhào trộn và đổ vào khuôn (t=0) bê tông còn ở thể nhão, chưa

có cường độ (R=0) Trong quá trình khô cứng, cường độ tăng dần lên, thời gian đầu tăng nhanh, sau tăng chậm dần Với bê tông dùng xi măng Póoclăng chế tạo và bảo dưỡng bình thường cường độ tăng nhanh trong 28 ngày đầu

Để biểu diễn sự tăng của R theo t có thể dùng một số công thức thực nghiệm sau đây

Công thức của B G Xkramtaep theo quy luật logarit, dùng được khi t=7-300 ngày

R = 0,7R28lgt (1.1) Công thức của Viện nghiên cứu bê tông Mỹ ACI theo quy luật hyperbôn

R28R

t28

Dùng hơi nước nóng để bảo dưỡng bê tông cũng như dùng phụ gia tăng cường độ

có thể làm cường độ bê tông tăng rất nhanh trong thời gian vài ngày đầu nhưng sẽ làm cho bê tông trở nên giòn hơn và có cường độ cuối cùng (sau vài năm) thấp hơn so với

bê tông được bảo dưỡng trong điều kiện tự nhiên và không dùng phụ gia

1.1.4 Bê tông cốt thép

Trong quá trình phát triển người ta nhận thấy bê tông có khả năng nén lớn nhưng khả năng chịu kéo rất kém và là loại vật liệu giòn Trong khi đó cốt thép là loại vật liệu chịu kéo hoặc chịu nén đều tốt Do vậy, người ta đã đặt cốt thép vào trong bê tông để tăng cường khả năng chịu lực cho kết cấu, từ đó sản sinh ra bê tông cốt thép

Đầu thế kỷ XX người ta người ta bắt đầu xây dựng lý thuyết tính toán kết cấu bê tông cốt thép theo phương pháp ứng suất cho phép (phương pháp cổ điển) Phương pháp này dựa trên cơ sở các công thức tính toán ứng suất của môn sức bền vật liệu Giáo sư Loleit người Nga cùng với nhiều người khác đã nghiên cứu tính không đồng nhất và đẳng hướng, tính biến dạng và tính đàn hồi dẻo của bê tông và kiến nghị phương pháp tính toán theo giai đoạn phá hoại (1939) Đến năm 1955 ở Liên Xô (cũ)

đã bắt đầu tính toán theo phương pháp mới hơn có tên gọi là phương pháp tính theo trạng thái giới hạn Phương pháp đó ngày càng được hoàn thiện và đang được nhiều nước trên thế giới kể cả nước ta sử dụng trong tính toán thiết kế kết cấu bê tông cốt thép

Cho đến nay, kết cấu bê tông cốt thép đã chiếm một vị trí quan trọng trong các ngành xây dựng cơ bản, đã đạt được những thành tựu đáng chú ý

Ở Việt Nam, bê tông cốt thép đã được du nhập vào từ khoảng đầu thế kỷ XX để làm cầu, đập nước, cống và nhà cửa dân dụng công nghiệp Khu liên hợp gang thép Thái Nguyên Nhà máy công cụ số 1 Hà Nội là những công trình lớn bằng bê tông cốt thép đầu tiên

1.1.5 Biến dạng của bê tông

Biến dạng của bê tông xảy ra khá phức tạp gồm biến dạng ban đầu do co ngót, biến dạng do tải trọng gây ra (biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo) Sự tăng biến dạng theo thời gian

1.1.5.1 Biến dạng do co ngót

Co ngót là hiện tượng bê tông giảm thể tích khi khô cứng trong không khí Hiện tượng co ngót liên quan đến quá trình thủy hóa xi măng, đến sự bốc hơi lượng nước thừa khi bê tông khô cứng Co ngót chủ yếu xảy ra chủ yếu trong giai đoạn khô cứng đầu tiên của bê tông Trong điều kiện bình thường sau vài năm bê tông sẽ hết co và biến dạng tỉ đối do co ngót có thể đạt đến (3-5).10-4 Biến dạng bê tông đổ tại chỗ với

độ sụt 12-18 cm có giá trị lớn hơn nhiều

Sự co của mạng tinh thể xi măng bị cốt liệu cản trở gây ra ứng suất kéo ban đầu trong đá xi măng Sự co không đều trong khối bê tông hoặc co ngót bị ngăn trở làm phát sinh ứng suất kéo và có thể làm bê tông bị nứt

Co ngót là hiện tượng có hại, trong thiết kế và thi công cần có biện pháp làm giảm co ngót hoặc giảm ảnh hưởng của nó Sau đây là vài nhân tố chính liên quan đến

co ngót:

- Trong môi trường khô co ngót lớn hơn trong môi trường ẩm ướt

- Độ co ngót tăng lên khi dùng nhiều xi măng, dùng xi măng hoạt tính cao, khi tăng tỉ lệ nước – xi măng, khi dùng cốt liệu có độ rỗng, cát mịn, dùng chất phụ gia (trừ việc dùng phụ gia trương nở)

- Để giảm co ngót cần chọn thành phần thích hợp, hạn chế lượng nước trộn, đầm chặt bê tông, giữ cho bê tông thường xuyên ẩm trong giai đoạn đầu (dưỡng hộ) Để khắc phục ảnh hưởng xấu của co ngót cần dùng những biện pháp cấu tạo thích hợp, đặt cốt thép ở những nơi cần thiết, làm các khe co dãn trong kết cấu và tạo mạch ngừng thi công

Khi bê tông khô cứng trong nước thể tích của nó tăng lên Mức độ trương nở của

bê tông tối đa bằng khoảng (6-15).10-5

1.1.5.2 Biến dạng do tải trọng tác dụng ngắn hạn

Hình 1.2 Thí nghiệm và đồ thị ứng suất - biến dạng của bê tông

Làm thí nghiệm nén mẫu hình trụ có chiều dài l, diện tích tiết diện A Tác dụng lên mẫu lực nén P, đo được độ co ngắn ∆ Tính được biến dạng tỉ đối b

l

  với ứng

suất b P

A

  Với mỗi giá trị của P có được một cặp giá trị εb, σb và có được một điểm

B của đồ thị Thay đổi (tăng dần) lực nén P có được đồ thị quan hệ giữa σb và εb Kết quả cho thấy đồ thị là một đường cong OBC Điểm C ứng với lúc mẫu bị phá hoại, lúc

Ʈ

σb

Rlt

σ

P

này σb = Rlt là cường độ của mẫu thử hình trụ và εb đạt đến biến dạng cực hạn của bê tông là b*

Với mẫu hình trụ nén đúng tâm b* đạt giá trị trung bình khoảng 2x10-3 Trong các cấu kiện bê tông cốt thép chịu uốn, giá trị b* ở mép chịu nén có thể đạt giá trị lớn hơn 3,5x10-3

1.1.5.3 Biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo

Hình 1.3 Thí nghiệm và biểu đồ thể hiện biến dạng đàn hồi – dẻo

của bê tông

Làm thí nghiệm với lực P có biến dạng ∆ Cắt bỏ lực P mẫu sẽ khôi phục biến dạng nhưng không đạt đến kích thước ban đầu mà còn bị hụt một lượng ∆2 Phần biến dạng hồi phục được ∆1 là biến dạng đàn hồi, phần ∆2 không hồi phục được là biến dạng dẻo Tương ứng có biến dạng tỉ đối đàn hồi 1

1.1.5.4 Từ biến

Hình 1.4 Đồ thị biểu diễn từ biến của bê tông

Từ biến là biến dạng tăng theo thời gian

Thí nghiệm nén mẫu với lực P có biến dạng ban đầu là ∆ Giữ cho lực P tác dụng trong thời gian lâu dài thì biến dạng còn tăng thêm một lượng ∆c Kí hiệu c

gọi là biến dạng từ biến, được thể hiện bằng đoạn BC

Khi ứng suất σb tương đối bé (chưa vượt quá 0,7R) thì từ biến là có giới hạn,

đường cong BC ở Hình 1.4 có tiệm cận nằm ngang

Khi σb khá lớn (σb>0,85R) thì từ biến phát triển không ngừng và dẫn mẫu thử đến phá hoại Đó là sự giảm cường độ của bê tông khi tải trọng tác dụng lâu dài

Từ biến phụ thuộc vào nhiều yếu tố Có thể kể ra vài yếu tố cơ bản như sau:

- Đặt r b

R



 là ứng suất tỉ đối Khi r tăng thì εtb tăng

- Tuổi của bê tông khi bắt đầu chịu tải càng lớn (bê tông càng già) thì từ biến giảm

- Trong môi trường ẩm ướt từ biến ít hơn trong môi trường khô

- Trong thành phần bê tông khi tỉ lệ nước – xi măng càng lớn và độ cứng cốt liệu

Cả hai chỉ tiêu υ và C đều tăng theo thời gian Các lý thuyết về từ biến thường quan tâm vào việc biểu diễn hàm của υ và C theo thời gian trên cơ sở các số liệu thí nghiệm

Khi thời gian υ và C đạt đến giới hạn υo và Co Với bê tông nặng thông thường

υo = 1,8-3,5, suất từ biến Co có thể tham khảo bảng dưới đây

C





é Thông thường khi nhiệt độ thay đổi trong

khoảng 0-100oC lấy αt = 1x10-5 để tính toán

1.2 GIỚI THIỆU VỀ THỦY TINH [13]

Thủy tinh là một chất rắn vô định hình, đồng nhất, có gốc silicat, thường được pha trộn thêm các tạp chất để có tính chất theo ý muốn

Thủy tinh – một trong những loại vật liệu có lịch sử tồn tại hàng ngàn năm được

sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của đời sống Những tấm thủy tinh trong suốt hoặc nhuộm màu của các tòa nhà cao tầng hay thấp tầng, nhà cung điện nguy nga trong đại dương và trong lòng đất, những dụng cụ chai lọ ở gia đình, bệnh viện, những đèn lung linh các loại

Những ưu điểm chính của thủy tinh:

- Tính trong suốt: Đây là ưu điểm lớn nhất mà nhiều loại vật liệu khác không có được Mặt khác người ta có thể khá đơn giản làm mờ hoặc tạo màu để làm thay đổi độ trong suốt của thủy tinh

- Tính tráng gương: Thủy tinh phản quang ánh sáng rất tốt, nếu như nó được tráng một lớp vật liệu đặc biệt Tính chất này đã mở rộng phạm vi sử dụng của kính

- Nguồn nguyên liệu phong phú và tính tạo hình Hầu như ở nước nào cũng có cát thạch anh, một trong những thành phần chính để sản xuất thủy tinh vô cơ, chỉ khác nhau về trữ lượng và độ tinh khiết Cát được nấu chảy với một số nguyên liệu khác rồi tùy ta tạo hình sản phẩm

- Một tính chất rất quan trọng là tính cho phép thu hồi sử dụng phế thải Khả năng này của thủy tinh vô cơ không thua kém vật liệu hữu cơ Thủy tinh là loại vật liệu vĩnh cữu, không bị mốc, mối mọt, dễ rửa sạch, mãi mãi như mới trước sự phá hoại của môi trường

1.3 THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ TÍNH CHẤT CỦA THỦY TINH [13]

1.3.1 Thành phần hóa học

Trạng thái thủy tinh bao gồm một tập hợp lớn các hợp chất vô cơ, từ các nguyên

tố riêng biệt đến các hệ đa cấu tử phức tạp Thủy tinh là sản phẩm nhân tạo có thể chứa trong mình hầu hết tất cả các nguyên tố của bảng hệ thống tuần hoàn

Thành phần của thủy tinh được biểu thị ở dạng tổng các ôxýt cấu tạo nên chúng Các ôxyt khi nấu chảy và sẽ làm nguội tạo thành thủy tinh gọi là thành phần thủy tinh Thủy tinh silicat là loại thủy tinh công nghiệp phổ biến nhất: thủy tinh xây dựng, thủy tinh kiến trúc, thủy tinh đánh bóng, chai, lọ Các yêu cầu đối với thành phần và tính chất của các loại thủy tinh khác nhau, chúng phụ thuộc vào lĩnh vực sử dụng, công dụng, phương pháp sản xuất

1.3.2 Các tính chất

1.3.2.1 Tỷ trọng của thủy tinh

Tỷ trọng của thủy tinh là một đại lượng vật lý quan trọng có ảnh hưởng đến tính chất quang, tính chất nhiệt, và các tính chất khác của thủy tinh Tỷ trọng của thủy tinh được xác định bằng khối lượng riêng và thể tích riêng Khối lượng riêng γ của thủy tinh phụ thuộc vào thành phần hóa học, trạng thái của chúng

Khối lượng riêng của thủy tinh còn phụ thuộc vào trạng thái của chúng: ở trạng thái nấu chảy, khối lượng riêng có giá trị nhỏ hơn so với trạng thái rắn Thủy tinh ủ kém có khối lượng riêng nhỏ hơn so với thủy tinh ủ tốt Khối lượng riêng của các ôxyt trong thủy tinh ở trạng thái tự do không bằng nhau: ở trạng thái tự do các ôxyt có khối lượng riêng nhỏ hơn so với khi ở trong thủy tinh

Thủy tinh thạch anh có tỷ trọng nhỏ nhất (2,203 g/cm3), thủy tinh chứa nhiều các ôxyt kim loại nặng như PbO (đến 7g/cm3) Tỷ trọng của các loại thủy tinh thông dụng đạt 2,5g/cm3 (2,45-2,55g/cm3)

1.3.2.2 Mô đun đàn hồi (E)

Tính đàn hồi của vật liệu là khả năng có thể trở lại hình dạng ban đầu sau khi trải qua sự biến dạng đàn hồi Tính đàn hồi được đo bằng môđun đàn hồi hoặc hệ số đàn hồi

Mối liên hệ giữa môđun đàn hồi và độ giãn dài:

P: lực tác dụng

S: diện tích thanh

L: chiều dài thanh

E: môđun đàn hồi của thủy tinh (480-830 MPa)

Khi tăng thành phần B2O3, Al2O3, CaO thay cho SiO2 mô đun đàn hồi E tăng Khi tăng nhiệt độ thì môđun đàn hồi E giảm

Trong đó:

R - Tổng cộng của các lần rơi va đập của bi thép để đập vỡ mẫu

P - Khối lượng của bi; h là chiều cao rơi

Rn - Cường độ chịu nén của thủy tinh

V - Thể tích của mẫu

Cường độ chịu va đập được tính theo công thức:

Ph V

 

Kgcm/cm3 (1.7) Trong đó:

1.3.2.5 Nhiệt dung riêng

Nhiệt dung riêng là lượng nhiệt cần thiết để đốt nóng một đơn vị khối lượng thủy tinh lên 1ºC Khi cho vào thành phần thủy tinh các oxyt kim loại như PbO, BaO, …

nhiệt dung riêng của thủy tinh giảm, ngược lại khi cho thêm Li2O, BeO, MgO nhiệt dung riêng của chúng tăng

1.3.2.6 Độ dẫn nhiệt

Độ dẫn nhiệt của thủy tinh được đặc trưng bởi hệ số dẫn nhiệt λ Hệ số dẫn nhiệt

là lượng nhiệt trong một đơn vị thời gian đi qua hai bề mặt đối diện nhau của 1cm3

thủy tinh khi hiệu nhiệt độ giữa các bề mặt là 1ºC

λ= 0,71-1,34 w/m ºC Do thủy tinh có hệ số dẫn nhiệt bé nên khi đốt nóng và làm nguội cần thận trọng do gradient nhiệt độ giữa tâm và bề mặt chúng lớn Thủy tinh tấm

có hệ số dẫn nhiệt ở trong khoảng 0-100 ºC là 0,87-0,93w/m ºC Các oxyt tạo thành thủy tinh có thể sắp xếp trong dãy theo mức độ giảm ảnh hưởng của chúng đến độ dẫn nhiệt:

Mg>Na2O>CaO>Al2O3>SiO2

α của thủy tinh thạch anh là bé nhất 5.10-7, α của thủy tinh công nghiệp 90).10-7 Khi cho vào các ôxyt MgO, Al2O3 thì α giảm

(70-1.3.2.8 Độ bền nhiệt

Độ bền nhiệt – [∆t] là khả năng của thủy tinh chống lại sự thay đổi lớn của nhiệt độ:

0,75R R k t

kéo của thủy tinh và môđun đàn hồi Độ bền nhiệt của cấu kiện thủy tinh phụ thuộc vào các yếu tố như hình dạng, kích thước và chiều dày của chúng

1.4 PHÂN LOẠI THỦY TINH [13]

1.4.1 Thủy tinh hữu cơ

Thủy tinh hữu cơ là một loại nhựa tổng hợp thủy tinh Nó bao gồm các hợp chất phân tử hữu cơ mà không tuân theo bất kỳ nguyên tắc bố trí định kỳ và do đó nó có cấu trúc vô định hình

Thủy tinh hữu cơ không bị vỡ vụn khi va chạm và bền với nhiệt Ngoài ra chúng cũng bền với nước, axit, bazơ, xăng, ancol nhưng bị hòa tan trong benzen

1.4.2 Thủy tinh vô cơ

Thủy tinh là những vật thể vô định hình, có thể thu nhận được bằng cách nấu chảy, không phụ thuộc vào thành phần hóa học và vùng nhiệt độ đóng rắn, có đặc trưng bằng sự tăng các tính chất cơ học của vật thể rắn khi tăng khi tăng từ từ độ nhớt; quá trình chuyển từ trạng thái lỏng sang thủy tinh là quá trình thuận nghịch

1.4.2.1 Thủy tinh đơn nguyên tử

Là loại thủy tinh có chứa một loại nguyên tố hóa học thuộc nhóm 5,6 trong bảng

hệ thống tuần hoàn hóa học Để có được thủy tinh người ta làm lạnh nhanh các chất nóng chảy

1.4.2.2 Thủy tinh oxit

Là loại thủy tinh được tạo thành từ một loại oxit hay nhiều oxit Khi xác định loại chú ý tới bản chất của ôxyt tạo thành thủy tinh có trong thành phần thủy tinh với vai trò là thành phần chính

Các thành phần điển hình tạo thành thủy tinh là các ôxyt B2O3, SiO2, GeO2, P2O5 Nhiều oxyt khác chuyển sang trạng thái thủy tinh phải có điều kiện bổ sung như làm lạnh nhanh với các tạp chất (As2O3, Sb2O3, V2O5, TeO2) hoặc chúng hầu như không tạo thành thủy tinh (Al2O3, Ga2O3, Bi2O3, TiO2, WO3), tuy vậy khi kết hợp với các thành phần xác định trong hệ hai hoặc nhiều cấu tử phức tạp, thuộc tính tạo thành thủy tinh của chúng tăng nhanh và có thể trở thành nhân tố chính để làm nên các loại thủy tinh độc lập Như vậy có thể phân ra loại thủy tinh silicat, borat, photphat, gecmanat, telurit, aluminat và các loại khác Từ mỗi loại trên có thể phân ra các nhóm phụ thuộc vào bản chất của các ôxyt đi kèm dạng Me2O3, MeO2, Me2O5 nằm trong thành phần thủy tinh Phổ biến nhất là loại thủy tinh chứa đồng thời hai hoặc ba chất tạo thành thủy tinh

Nhóm thủy tinh silicat có ý nghĩa quan trọng nhất trong thực tế vì nó được sử dụng rộng rãi nhất Trong tương lai, thủy tinh hữu cơ có thể cạnh tranh với nó về mặt sản lượng

Sự vượt trội quyết định của thủy tinh silicat có được là do nguồn nguyên liệu dễ kiếm với giá thành sản xuất rẻ, bền hóa cao trong các môi trường ăn mòn hóa học phổ biến, độ cứng cao, sản xuất công nghiệp triển khai dễ dàng và đơn giản Chỉ có sản xuất thạch anh cần nấu ở nhiệt độ quá cao 1750-1900ºC là khó thực hiện do thiếu hụt các thiết bị công nghệ ở nhiệt độ cao Do đó trong sản xuất công nghiệp thủy tinh silicat người ta đưa vào các thành phần có nhiệt độ nóng chảy thấp trộn thêm vào phối liệu chứa SiO2 là chính Tuy vậy trong nhiều hệ silicat hai cấu tử khi nấu chảy xảy ra quá trình thiên tích tức là hiện tượng chất lỏng phân lớp không hòa trộn lẫn được Các

hệ không trộn lẫn được khi nấu chảy không thuận lợi để sản xuất thủy tinh đồng nhất

Bảng 1.2 Miền tạo thành thủy tinh trong các hệ silicat hai thành phần

Thành phần thứ hai % mol SiO 2 Thành phần thứ hai % mol SiO 2

1.4.2.3 Halogen thủy tinh

Hai halogen có khả năng tạo thủy tinh là BeF2, ZnCl2 Trên cơ sở BeF2 tạo được nhiều loại thủy tinh Fluorit

1.4.2.4 Chancogenhit thủy tinh

Chancogenhit thủy tinh là loại thủy tinh được tạo thành từ sunfit, selenit, tellurit Chất tạo thành thủy tinh trong các hệ đó là lưu huỳnh, tellu, selen Cùng kết hợp với chúng khi đưa vào thành phần của thủy tinh còn có phốt pho, silic, giecmani, antimon, bitmut, thiếc, bạc, chì, gali, inđi, tali, kẽm,…

Chancogenhit rất đa dạng theo thành phần Tất cả chúng không trong suốt với ánh sáng nhìn thấy, nhưng lại trong suốt trong vùng phổ hồng ngoại rộng Thủy tinh chancogenhit dễ dàng tạo thành tinh thể Do vậy để đưa chất nóng chảy sang trạng thái thủy tinh cần làm nguội nhanh (từ 1-200 độ/giây)

1.5 QUY TRÌNH XỬ LÝ RÁC THẢI THỦY TINH

Thủy tinh y tế sau khi được xử lý và phân loại tại bệnh viện sẽ được sử dụng để làm cốt liệu cho bê tông theo quy trình dưới đây:

Hình 1.5 Quy trình xử lý rác thải thủy tinh

CHẤT THẢI THỦY TINH Y TẾ (Đã được xử lý và phân loại)

LOẠI BỎ CÁC NÚT

CHAI, NHÃN MÁC TRÊN

CHAI THỦY TINH

SÚC RỬA CHAI THỦY TINH

1.6 ƯU – NHƯỢC ĐIỂM CỦA VIỆC SỬ DỤNG THỦY TINH Y TẾ TRONG

- Chiều dày thủy tinh tương đối nhỏ nền hàm lượng thoi dẹt tương đối lớn

- Các dung dịch trong chai thủy tinh cũng như các nhãn mác trên chai thủy tinh nếu không được xử lý kỹ cũng sẽ ảnh hưởng đến chất lượng bê tông

- Khi vỡ vụn thủy tinh rất sắc nhọn vì vậy nên chú ý trong quá trình xử lý thủy tinh, đúc mẫu bê tông

- Bề mặt của thủy tinh nhẵn nên độ bám dính thấp, dễ trượt lên nhau gây ảnh hưởng đến cường độ của bê tông

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ BÊ TÔNG SỬ DỤNG THỦY TINH

Y TẾ THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM

2.1 TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG SỬ DỤNG THỦY TINH Y TẾ

Hiện nay, lượng rác thải y tế (thủy tinh) ở nước ta khá lớn Tuy nhiên, việc sử dụng thủy tinh như một loại cốt liệu cho bê tông vẫn chưa được nghiên cứu một cách đầy đủ để tận dụng và phát huy hết tính năng vốn có của chúng

Việc tận dụng rác thải thủy tinh y tế để sản xuất bê tông sẽ làm giảm lượng thủy tinh đưa đến các bãi chôn lấp, cũng như hạn chế phát thải các chất nguy hại ra môi trường khi đốt

2.2 CƠ SỞ ĐÁNH GIÁ CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG

2.2.1 Xi măng theo Tiêu chuẩn TCVN 6260-2009 [5]

Xi măng póoc lăng hỗn hợp thông dụng là chất kết dính thủy, được sản xuất bằng cách nghiền mịn hỗn hợp clanhke xi măng póoc lăng với một lượng thạch cao cần thiết

và các phụ gia khoáng, có thể sử dụng phụ gia công nghệ (nếu cần) trong quá trình nghiền hoặc bằng cách trộn đều các phụ gia khoáng đã nghiền mịn với xi măng póoc lăng

Clanhke xi măng póoc lăng dùng để sản xuất xi măng póoc lăng có hàm lượng magie oxit (MgO) không lớn hơn 5%

Phụ gia khoáng để sản xuất xi măng póoc lăng hỗn hợp phải thỏa mãn các yêu cầu của tiêu chuẩn 6882:2001 và quy chuẩn sử dụng phụ gia trong sản xuất bê tông Phụ gia công nghệ gồm các chất cải thiện quá trình nghiền, vận chuyển, đóng bao hoặc bảo quản xi măng nhưng không làm ảnh hưởng xấu đến tính chất của xi măng, vữa và bê tông, hàm lượng phụ gia công nghệ trong xi măng không lớn hơn 1%

Tổng lượng các phụ gia khoáng (không kể thạch cao) trong xi măng póoc lăng hỗn hợp, tính theo khối lượng xi măng, không lớn hơn 40% trong đó phụ gia đầy không quá 20%

Thạch cao để sản xuất xi măng póoc lăng hỗn hợp có chất lượng theo TCXD 168:89

Xi măng póoc lăng hỗn hợp gồm ba mác PCB30, PCB40, PCB50, trong đó: PCB

là ký hiệu quy ước cho xi măng póoc lăng hỗn hợp; các trị số 30, 40, 50 là cường độ chịu nén tối thiểu mẫu vữa chuẩn ở tuổi 28 ngày đóng rắn, tính bằng MPa, xác định theo TCVN 6016-1995 (ISO 679 : 1989)

Bảng 2.1 Các chỉ tiêu chất lượng của xi măng Pooclăng hỗn hợp

Tên chỉ tiêu

Mức PCB30 PCB40 PCB50

1 Cường độ nén, MPa, không nhỏ hơn:

2 Thời gian đông kết, phút

5 Hàm lượng anhydric sunphuric (SO3), %, không

6 Độ nở autoclave, %, không lớn hơn 0,8

2.2.2 Cát theo Tiêu chuẩn TCVN 7570-2006

2.2.2.1 Yêu cầu kỹ thuật [2]

Chỉ tiêu danh nghĩa đánh giá mức độ thô hoặc mịn của hạt cát Môđun độ lớn của cát được xác định bằng cách cộng các phần trăm lượng sót tích lũy trên các sàn

2,5mm; 1,25mm; 630μm; 315μm; 140μm và chia cho 100

Theo giá trị môđun độ lớn, cát dùng cho bê tông và vữa được phân ra hai nhóm chính:

- Cát thô khi môđun độ lớn từ lớn hơn 2,0 đến 3,3;

- Cát mịn khi môđun độ lớn trong khoảng 0,7 đến 2,0

Thành phần hạt của cát, biểu thị qua lượng sót tích lũy trên sàng nằm trong

phạm vi quy định trong Bảng 2.2:

Cát thô có thành phần hạt quy định như trong Bảng 2.2 được sử dụng để chế tạo

bê tông và vữa tất cả các cấp phối bê tông và mác vữa

Cát mịn đƣợc sử dụng chế tạo bê tông nhƣ sau:

- Đối với bê tông: Cát có mô đun độ lớn từ 0,7 đến 1 (Thành phần hạt nhƣ

Bảng 2.2) có thể đƣợc sử dụng để chế tạo bê tông cấp thấp hơn B15;

Bảng 2.3 Hàm lượng các tạp chất trong cát

Tạp chất

Hàm lƣợng tạp chất, % khối lƣợng, không lớn hơn

Bê tông cấp cao hơn B30

Bảng 2.4 Hàm lượng ion Cl- trong cát

Loại bê tông Hàm lượng ion Cl-, % khối

lượng, không lớn hơn

Bê tông dùng trong các kết cấu bê tông cốt thép

Bê tông dùng trong các kết cấu bê tông cốt thép

và bê tông cốt thép và vữa thông thường 0,05

Chú thích: Cát có hàm lượng ion Cl- lớn hơn các giá trị quy định ở Bảng 2.4 có

thể được sử dụng nếu tổng hàm lượng ion Cl- trong 1m3 bê tông từ tất cả các nguồn vật liệu chế tạo, không vượt quá 0,6 kg

- Cát được sử dụng khi khả năng phản ứng kiềm  silic của cát kiểm tra theo phương pháp hoá học (TCVN 7572-14:2006) phải nằm trong vùng cốt liệu vô hại Khi khả năng phản ứng kiềm - silic của cốt liệu kiểm tra nằm trong vùng có khả năng gây hại thì cần thí nghiệm kiểm tra bổ sung theo phương pháp thanh vữa (TCVN 7572-14:2006) để đảm bảo chắc chắn vô hại Cát được coi là không có khả năng xảy ra phản ứng kiềm – silic nếu biến dạng () ở tuổi 6 tháng xác định theo phương pháp thanh vữa nhỏ hơn 0,1%

2.2.2.2 Phương pháp thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý của cát:

a Khối lượng riêng, độ hút nước: Áp dụng theo TCVN 7572- 4 -2006 [6]

Lấy khoảng 0,5 kg cốt liệu nhỏ đã sàng bỏ loại cỡ hạt lớn hơn 5 mm và gạn rửa loại bỏ cỡ hạt nhỏ hơn 140µm Mỗi loại cốt liệu chuẩn bị 2 mẫu để thử song song Các mẫu cốt liệu sau khi lấy và chuẩn bị được ngâm trong các thùng ngâm mẫu trong 24 giờ ± 4 giờ ở nhiệt độ 27oC ± 2oC Trong thời gian đầu ngâm mẫu, cứ khoảng từ 1 giờ đến 2 giờ khuấy nhẹ cốt liệu một lần để loại bọt khí bám trên bề mặt hạt cốt liệu Nhẹ nhàng gạn nước ra khỏi thùng ngâm mẫu hoặc đổ mẫu vào sàng 140μm Rải cốt liệu nhỏ lên khay thành một lớp mỏng và để cốt liệu khô tự nhiên ngoài không khí Chú ý không để trực tiếp dưới ánh nắng mặt trời Có thể đặt khay mẫu dưới quạt nhẹ hoặc dùng máy sấy cầm tay sấy nhẹ, kết hợp đảo đều mẫu Trong thời gian chờ cốt liệu khô, thỉnh thoảng kiểm tra tình trạng ẩm của cốt liệu bằng côn thử và que chọc theo quy trình sau: Đặt côn thử trên nền phẳng, nhẵn không thấm nước Đổ đầy cốt liệu qua phễu vào côn thử, dùng que chọc đầm nhẹ 25 lần Không đổ đầy thêm cốt liệu vào côn Nhấc nhẹ côn lên và so sánh hình dáng của khối cốt liệu với các dạng cốt liệu

chuẩn (xem Hình 2.1) Nếu khối cốt liệu có hình dạng tương tự Hình 2.1.c), cốt liệu

đã đạt đến trạng thái bão hoà nước khô bề mặt Nếu có dạng Hình 2.1.a) và Hình 2.1.b), cần tiếp tục làm khô cốt liệu và thử lại đến khi đạt trạng thái như Hình 2.1.c)

Nếu có dạng Hình 2.1.d), cốt liệu đã bị quá khô, cần ngâm lại cốt liệu vào nước và

tiến hành thử lại đến khi đạt yêu cầu

Hình 2.1 Các loại hình dáng của khối cốt liệu

Ngay sau khi làm khô bề mặt mẫu, tiến hành cân mẫu và ghi giá trị khối lượng (m1) Từ từ đổ mẫu vào bình thử Đổ thêm nước, xoay và lắc đều bình để bọt khí không còn đọng lại Đổ tiếp nước đầy bình Đặt nhẹ tấm kính lên miệng bình đảm bảo không còn bọt khí đọng lại ở bề mặt tiếp giáp giữa nước trong bình và tấm kính

Dùng khăn lau khô bề mặt ngoài của bình thử và cân bình + mẫu + nước + tấm kính, ghi lại khối lượng (m2)

Đổ nước và mẫu trong bình qua sàng 140μm đối với cốt liệu nhỏ và qua sàng 5

mm đối với cốt liệu lớn Tráng sạch bình đến khi không còn mẫu đọng lại Đổ đầy nước vào bình, lặp lại thao tác đặt tấm kính lên trên miệng, lau khô mặt ngoài bình thử Cân và ghi lại khối lượng bình + nước + tấm kính (m3)

Sấy mẫu thử đọng lại trên sàng đến khối lượng không đổi

Để nguội mẫu đến nhiệt độ phòng trong bình hút ẩm, sau đó cân và ghi khối lượng mẫu (m4)

Khối lượng riêng của cốt liệu (a), tính bằng gam trên centimét khối, chính xác đến 0,01 g/cm3, được xác định theo công thức sau:

n là khối lượng riêng của nước, tính bằng gam trên centimét khối (g/cm3);

m2 là khối lượng của bình + nước + tấm kính + mẫu, tính bằng gam (g);

m3 là khối lượng của bình + nước + tấm kính, tính bằng gam (g);

m4 là khối lượng mẫu ở trạng thái khô hoàn toàn, tính bằng gam (g);