Nghiên cứu chế tạo bê tông kết cấu sử dụng bê tông cũ làm cốt liệu: luận văn thạc sĩ

Nghiên cứu chế tạo bê tông kết cấu sử dụng bê tông cũ làm cốt liệu: luận văn thạc sĩNghiên cứu chế tạo bê tông kết cấu sử dụng bê tông cũ làm cốt liệu: luận văn thạc sĩNghiên cứu chế tạo bê tông kết cấu sử dụng bê tông cũ làm cốt liệu: luận văn thạc sĩNghiên cứu chế tạo bê tông kết cấu sử dụng bê tông cũ làm cốt liệu: luận văn thạc sĩ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG ĐỖ HỮU LƯƠNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TÔNG KẾT CẤU SỬ DỤNG BÊ TÔNG CŨ LÀM CỐT LIỆU LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG ĐỒNG NAI - NĂM 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG ĐỖ HỮU LƯƠNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TÔNG KẾT CẤU SỬ DỤNG BÊ TÔNG CŨ LÀM CỐT LIỆU CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG MÃ NGÀNH: 8580201 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN NGHIÊN CỨU TS LÊ ĐỨC HIỂN ĐỒNG NAI, NĂM 2019 LỜI CẢM ƠN Trong trình nghiên cứu, tác giả nhận giúp đỡ, hướng dẫn nhiệt tình Thầy/Cơ giáo trường Đại Học Lạc Hồng, đến tác giả hoàn thành đề tài nghiên cứu Với lịng biết ơn chân thành, tác giả xin cảm ơn người thầy trực tiếp hướng dẫn tận tình TS Lê Đức Hiển, Khoa Sau Đại Học, Khoa Kỹ Thuật Cơng Trình – Trường Đại Học Lạc Hồng tồn thể Thầy/Cơ giáo giảng dạy, tham gia quản lý giúp đỡ cho tác giả suốt trình học tập định hướng phương pháp nghiên cứu Với cố gắng tác giả suốt trình thực đề tài, song thể tránh khỏi mặt hạn chế, thiếu sót Tác giả mong nhận ý kiến đóng góp quý báu dẫn thầy cô giáo bạn đồng nghiệp Một lần nữa, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến toàn thể thầy cơ, bạn lớp 17CX khóa 2017 tồn thể cán công nhân viên chức Trường Đại Học Lạc Hồng Kính chúc Thầy Cơ, bạn thành cơng đường phía trước Trân trọng cảm ơn! Đồng Nai, ngày tháng Tác giả Đỗ Hữu Lương năm 2019 LỜI CAM ĐOAN Tác giả : Đỗ Hữu Lương Sinh ngày: 08/3/1982 Q qn: Thái Bình Nơi cơng tác: Ban Quản lý dự án đầu tư xây dựng tỉnh Đồng Nai Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu với đề tài ‘‘Nghiên cứu chế tạo bê tông kết cấu sử dụng bê tông cũ làm cốt liệu’’ cơng trình nghiên cứu riêng tác giả Các số liệu, kết nêu trong luận văn trung thực chưa công bố nơi khác Các thơng tin trích dẫn nguồn gốc rõ ràng Kết tính tốn dựa tiêu chuẩn xây dựng hành Nếu không điều nêu trên, tác giả xin hoàn tồn chịu trách nhiệm đề tài Đồng Nai, ngày tháng năm 2019 Tác giả Đỗ Hữu Lương TÓM TẮT LUẬN VĂN Việt Nam năm gần đà phát triển mạnh kinh tế, với việc phát triển mạnh mẽ kinh tế cận phải có hệ thống cơng trình hạ tầng để đáp ứng phục vụ đà phát triển kinh tế Từ dẫn tới phải phá dỡ cơng trình cũ khơng đáp ứng công sử dụng không đảm bảo an toàn để xây dựng khang trang đáp ứng nhu cầu kinh tế Việc phá dỡ cơng trình cũ tạo lượng lớn phế thải từ xây dựng gạch, bê tơng vỡ, sắt… phế thải có điểm đến cuối bãi san lấp Từ phế thải xây dựng phá dỡ từ cơng trình, tác giả thấy việc chôn lấp phế thải xây dựng lãng phí cần phải xem xét tái chế để tận dụng lại kết cấu cơng trình xây Trong loại phế thải xây dựng phá dỡ từ cơng trình cũ, tác giả định hướng Nghiên cứu chế tạo bê tơng kết cấu có sử dụng bê tông cũ làm cốt liệu thông qua việc xác định cường độ chịu nén bê tông có sử dụng bê tơng cũ làm cốt liệu thay cho cốt liệu tự nhiên Báo cáo nghiên cứu cường độ trình phát triển cường độ bê tông chế tạo với việc thay cốt liệu đá 1x2 tự nhiên cốt liệu đá tái chế từ bê tông cũ với tỷ lệ thay cốt liệu tự nhiên/ cốt liệu tái chế 100%/0%; 25%/75%; 50%/50%; 75%/25% ngày tuổi ngày; 14 ngày; 21 ngày; 28 ngày Việc tái sử dụng bê tông cũ thay cốt liệu tự nhiên để chế tạo bê tơng góp phần bảo vệ môi trường bảo vệ tự nhiên khai thác đá để làm cốt liệu bê tơng MỤC LỤC TRANG PHỤ BÌA LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii TÓM TẮT LUẬN VĂN iii MỤC LỤC iv DANH MỤC HÌNH VẼ ix PHẦN MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TƠNG KẾT CẤU CĨ SỬ DỤNG BÊ TƠNG CŨ LÀM CỐT LIỆU 1.1 Sự cần thiết đề tài nghiên cứu 1.2 Các nghiên cứu có liên quan 1.2.1 Các nghiên cứu nước: 1.2.2 Các nghiên cứu nước: 1.3 Mục tiêu nghiên cứu 1.3.1 Mục tiêu tổng quát .5 1.3.2 Mục tiêu cụ thể 1.4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.5 Phương pháp nghiên cứu Chương 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN .7 2.1 Phế thải xây dựng 2.2 Công nghệ tái chế, đề xuất phân loại, thử nghiệm đánh giá chất lượng cốt liệu tái chế sử dụng cho bê tông vữa xây dựng 2.2.1 Phân loại phế thải xây dựng nguồn 2.2.2 Công nghệ tái chế phế thải xây dựng 2.2.3 Đề xuất phân loại cốt liệu tái chế 10 2.2.4 Yêu cầu kỹ thuật phương pháp thử CLTC .12 2.2.5 Hướng dẫn sử dụng CLTC làm cốt liệu cho bé tông 12 2.3 Ảnh hưởng bột gạch thải tính chất học bê tông cốt liệu tái chế 15 2.3.1 Xi măng Bột gạch (CBP) 15 2.3.2 Cốt liệu tự nhiên tái chế 19 2.3.3 Chuẩn bị mẫu 21 2.3.4 Kết đánh giá 23 2.4 Bê tông tái chế làm cốt liệu cho chế tạo bê tông kết cấu 30 2.4.1 Tính chất bê tơng với cốt liệu bê tông tái chế .30 2.4.2 Điều tra thí nghiệm 31 2.4.3 Vật liệu thành phần 32 2.4.4 Thiết kế tỷ lệ hỗn hợp (cấp phối) 36 2.4.5 Kết kiểm tra bê tông tươi 38 2.4.6 Kết kiểm tra bê tông cứng 39 2.4.7 Tính chất cường độ bê tơng theo thời gian 42 Chương 3: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 44 3.1 Chương trình thực nghiệm 44 3.2 Nguyên vật liệu 45 3.2.1 Cốt liệu tự nhiên 45 3.2.2 Cốt liệu hạt lớn tái chế từ bê tông cũ .49 3.3 Thiết kế mẫu thí nghiệm 50 3.3.1 Thiết kế cấp phối bê tông 50 3.3.2 Xác định khối lượng số lượng mẫu phục vụ thực nghiệm 51 3.4 Phương pháp thí nghiệm 52 3.4.1 Đột sụt mẫu thi nghiệm 52 3.4.2 Xác định cường độ chịu nén mẫu thí nghiệm 52 Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ 54 4.1 Độ sụt hỗn hợp bê tông 54 4.2 Kết thí nghiệm cường bê tơng có tuổi ngày sau: 55 4.3 Cường độ chịu nén bê tông độ tuổi 14 ngày 56 4.4 Cường độ chịu nén bê tông độ tuổi 21 ngày 59 4.5 Cường độ chịu nén bê tông độ tuổi 28 ngày 60 4.6 So sánh kết cường độ nén bê tông ngày, 14 ngày, 21 ngày 28 ngày tuổi 63 4.7 Hình ảnh ghi nhận kết 66 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 73 Kết luận .73 Kiến nghị 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Đề xuất cách phân loại CLTC làm cốt liệu cho bê tông 11 Bảng 2.2 Yêu cầu kỹ thuật cốt liệu tái chế sử dụng làm cốt liệu cho bê tông vữa xây dựng 12 Bảng 2.3 Hướng dẫn sử dụng cho cốt liệu tái chế cho bê tông vữa xây dựng 14 Bảng 2.4 Tính chất lý hóa xi măng bột gạch 16 Bảng 2.5 Tính chất vật lý cốt liệu thô 21 Bảng 2.6 Hỗn hợp bê tông cho loạt mẫu khác 22 Bảng 2.7 Kết cường độ nén, cường độ uốn mô đun đàn hồi 25 Bảng 2.8 Kết kiểm tra tổng hợp tự nhiên .33 Bảng 2.9 Kết kiểm tra cốt liệu bê tông tái chế 35 Bảng 2.10 Khối lượng thành phần vật liệu 36 Bảng 2.11 Tỷ lệ tham gia phần hỗn hợp cốt liệu 37 Bảng 2.12 Khối lượng thiết kế hỗn hợp khác 38 Bảng 2.13 Kết thử nghiệm bê tông tươi .38 Bảng 2.14 Cường độ nén bê tông cường độ nén tương đối độ tuổi khác .39 Bảng 2.15 Độ co ngót khơ độ tuổi bê tông khác 40 Bảng 2.16 Các tính chất khác bê tơng cứng tuổi 28 ngày 41 Bảng 2.17 Các thông số mối quan hệ cường độ nén tuổi bê tơng 42 Bảng 3.1 Kết thí nghiệm thành phần hạt mẫu cát 45 Bảng 3.2 Kết thí nghiệm thành phần hạt mẫu đá .47 Bảng 3.3 Xi măng sử dụng thí nghiệm Xi măng PC40 48 Bảng 3.4 Kết bê tông cũ sử dụng làm cốt liệu chế tạo bê tông 50 Bảng 3.5 Cấp phối bê tông cho 01 m3 bê tông với cốt liệu tự nhiên 51 Bảng 3.6 Khối lượng mẫu dự kiến thực 51 Bảng 3.7 Khối lượng mẫu dự kiến thực 52 Bảng 4.1 Độ sụt kết cấu vữa bê tông 54 Bảng 4.2 Kết thí nghiệm cường độ mẫu bê tơng tuổi thứ ngày .55 Bảng 4.3 Kết thí nghiệm cường độ mẫu bê tơng 14 ngày tuổi 57 Bảng 4.4 Kết thí nghiệm cường độ mẫu bê tơng tuổi thứ 21 ngày 59 Bảng 4.5 Kết thí nghiệm cường độ mẫu bê tơng tuổi thứ 28 ngày 61 Bảng 4.6 Tổng hợp kết thí nghiệm cường độ phá hoại mẫu bê tơng 63 62 Hình 4.5 Cường độ phá hoại bê tông kết cấu nén 28 ngày (Nguồn: tác giả) Qua biểu đồ Hình 4.5 cho thấy lần cường độ phá hoại mẫu bê tông thiết kế với thành phần cốt liệu thay từ bê tông tái chế không theo quy luật tăng giảm cốt liệu tái chế Cường độ phá hoại 28 ngày tuổi cho tỷ lệ sau: 0%, 50%, 25%, 75% 63 4.6 So sánh kết cường độ nén bê tông ngày, 14 ngày, 21 ngày 28 ngày tuổi Bảng 4.6 Tổng hợp kết thí nghiệm cường độ phá hoại mẫu bê tông Ngày kiểm tra cường độ Tỷ lệ thay cốt liệu lớn bê tông tái chế 0% 25% 50% 75% ngày 123,19 120,28 145,81 85,61 14 ngày 156,33 159,84 160,09 121,63 21 ngày 181,47 169,01 167,88 123,57 28 ngày 202,59 192,51 195,58 144,72 (Nguồn: tác giả) Hình 4.6 Tổng hợp trung bình cường độ phá hoại bê tơng (Nguồn: tác giả) 64 Hình 4.7 Ảnh hưởng hàm lượng CLBTTC đến cường độ nén bê tông (Nguồn: tác giả) Cường độ nén loại bê tông sử dụng CLBTTC thấp so với bê tông sử dụng CLTN Điều CLBTTC có nhiều khuyết tật cường độ thấp so với CLTN Trong hỗn hợp bê tơng sử dụng CLBTTC có khả hút nước mạnh thời gian đầu (khoảng 0-3 ngày) trình rắn chắc, nên nước hỗn hợp hồ xi măng giảm nhanh chóng, dẫn đến rút ngắn thời gian kết thúc đông kết hồ xi măng làm cho bê tơng sớm có cường độ ban đầu, đồng thời tốc độ phát triển cường độ tuổi sớm nhanh Vì cường độ nén bê tơng tuổi sớm phụ thuộc nhiều vào cường độ lớp đá xi măng cường độ vùng tiếp xúc bề mặt hạt cốt liệu với đá xi măng, phụ thuộc vào cường độ khung cốt liệu hay thân hạt cốt liệu 65 Trong hạt CLBTTC ln cịn phần clanhke xi măng chưa thủy hóa bị lộ ngồi bề mặt q trình gia cơng nghiền đập hạt cốt liệu, nên tiếp xúc với nước tiếp tục thủy hóa cải thiện cường độ nén vùng cấu trúc, từ BTCLTC lớn cường độ nén mẫu M0 Cường độ nén 14-28 ngày mẫu có sử dụng CLBTTC thay đá 1x2 giảm so với cốt liệu tư nhiên đá 1x2 Điều giải thích tuổi sau 14 ngày, cường độ nén bê tông phụ thuộc vào cường độ đá xi măng, lớp đá xi măng tiếp xúc với bề mặt hạt cốt liệu, mà phụ thuộc vào cường độ khung cốt liệu Trong đó, cường độ thân hạt CLBTTC cường độ hỗn hợp hạt cốt liệu thấp nhiều so với CLTN Hơn nữa, bề mặt hạt CLBTTC ln có lớp vữa cũ bám dính có cường độ thấp, chất lượng khơng ổn định, cấu tạo có nhiều vết nứt hạt cốt liệu đá xi măng cũ, làm giảm cường độ bê tông Qua kết đánh giá với tỷ lệ thay cốt liệu hạt lớn từ bê tông cũ tái chế với tỷ lệ từ 25%; 50% cường độ phá hoại cốt liệu tự nhiên 3,5% đến 5% cường độ phá hoại (bê tông chế tạo 100% cốt liệu tự nhiên: 202,6daN/cm2 so với bê tông chế tạo với cốt liệu từ bê tông cũ thay với tỷ lệ 25% 50% 192,5 daN/cm2 195,6 daN/cm2) Với tỷ lệ thay cốt liệu lớn từ bê tông tái chế với tỷ lệ 75% sau 14 ngày phát triển bê tông giảm nhiều so với thời điểm trước 14 ngày Trong mẫu thực nghiệm mẫu có tỷ lệ thay 50% cốt liệu hạt lớn từ bê tơng tái chế có cường độ phát triển sớm đạt mức cáo mẫu khảo sát Tuy nhiên mức độ phát triển từ sau ngày đến 28 ngày chậm so với mẫu thử khác Với mẫu 25% 75%, qua hình 4.8 cho thấy có phát triển tương đồng, hai đồ thị gần biểu thị song song 66 4.7 Hình ảnh ghi nhận kết (nguồn: tác giả) Hình 4.8 Đồng hồ xác lực nén phá hoại mẫu M0-3 (7ngày) (nguồn: tác giả) Hình 4.9 Đồng hồ xác lực nén phá hoại mẫu M50-2 (7ngày) 67 (nguồn: tác giả) Hình 4.10 Đồng hồ xác lực nén phá hoại mẫu M75-1 (7ngày) (nguồn: tác giả) Hình 4.11 Đồng hồ xác lực nén phá hoại mẫu M75-3 (7ngày) 68 (nguồn: tác giả) Hình 4.12 Đồng hồ xác lực nén phá hoại mẫu M50-4 (14ngày) (nguồn: tác giả) Hình 4.13 Đồng hồ xác lực nén phá hoại mẫu M50-6 (14ngày) 69 (nguồn: tác giả) Hình 4.14 Đồng hồ xác lực nén phá hoại mẫu M75-3 (14ngày) (nguồn: tác giả) Hình 4.15 Đồng hồ xác lực nén phá hoại mẫu M75-9 (21ngày) 70 (nguồn: tác giả) Hình 4.16 Đồng hồ xác lực nén phá hoại mẫu M50-9 (21ngày) (nguồn: tác giả) Hình 4.17 Đồng hồ xác lực nén phá hoại mẫu M75-7 (21ngày) 71 (nguồn: tác giả) Hình 4.18 Đồng hồ xác lực nén phá hoại mẫu M0-12 (28ngày) (nguồn: tác giả) Hình 4.19 Đồng hồ xác lực nén phá hoại mẫu M0-11 (28ngày) 72 (nguồn: tác giả) Hình 4.20 Đồng hồ xác lực nén phá hoại mẫu M50-10 (28ngày) 73 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Trên sở kết nghiên cứu đạt được, luận văn đưa số kết luận sau: + Độ linh đông bê tông giảm tỉ lệ với việc thay cốt liệu tự nhiên bê tông cũ; + Khi thay cốt liệu hạt lớn từ cốt liệu tự nhiên cốt liệu từ bê tông tái chế cường độ chịu nén bê tơng kết cấu có sử dụng bê tơng cũ làm cốt liệu giảm so với bê tông kết cấu từ vật liệu tự nhiên + Cường độ phá hoại 28 ngày tuổi mức độ thay cốt liệu chế tạo bê tông từ vật liệu tái chế từ bê tông cũ phạm vi đề tài nghiên cứu không đưa quy luật cường độ tỷ lệ thay + Qua thực nhiệm cho thấy bê tông chế tạo từ cốt liệu bê tơng cũ có phát triển cường độ nhanh so với bê tông chế tạo từ cốt liệu tự nhiên 14 ngày đầu + Qua nghiên cứu khảo sát thực nghiệm đề tài chế tạo bê tơng có sử dụng bê tơng cũ làm cốt liệu có tỉ lệ thay 25%, 50% cường độ giảm 5% cường độ so với bê tông chế tạo từ cốt liệu tự nhiên + Qua nghiên cứu khảo sát thực nghiệm đề tài chế tạo bê tơng có sử dụng bê tơng cũ làm cốt liệu có tỉ lệ thay 75% cường độ giảm 28,56% cường độ so với bê tông chế tạo từ cốt liệu tự nhiên Kiến nghị + Cần phải có thêm nghiên cứu từ nguồn bê tơng tái chế khác thực tế việc phân phá hủy cơng trình cịn có loại phế thải xây dựng lẫn cốt liệu tái chế gạch, ngói, sắt thép vụn thành phần tái chết, … + Cần phải có thêm nghiên cứu thực nghiệm khác cấp cường độ chịu nén khác + Cần khảo sát thêm cường độ bê tông sử dụng vật liệu tái chế gồm hạt nhỏ hạt lớn, để xem xét tận dụng hết sản phẩm thu trình 74 tái chế vật liệu để sử dụng chế tạo bê tơng + Cần phải có thêm nghiên cứu khảo sát khả chịu lực cấu kiện bê tơng cốt thép có sử dụng bê tông cũ làm cốt liệu với cấu kiện chịu lực dầm, cột TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] RILEM Recommendation, Specifications for concrete with Recycled aggregates Materials and Structures, 1994, Vol 27, pp 557 - 559 [2] Building Research Establishment, BRE Digest 433: Recycled Aggregates, 1998 [3] American Concrete Institute ACI 555R - 01 Removel and reuse hardened concrete [4] Hong Kong Housing Authority, Particular Specification for Designed Mix Concrete with Recycled Coarse Aggregates, 2003 [5] Influence of Waste Brick Powder in the Mechanical Properties of Recycled Aggregate Concrete by Viviana Letelier, José Marcos Ortega, Pedro Muñoz, Ester Tarela and Giacomo Moriconi (https://www.mdpi.com/2071-1050/10/4/1037/htm) [6] Recycled Concrete as Aggregate for Structural Concrete Production by Mirjana Malešev, Vlastimir Radonjanin and Snežana Marinković (https://www.mdpi.com/2071-1050/2/5/1204/htm) [7] Rahal, K Mechanical properties of concrete with recycled coarse aggregate Build Environ 2007, 1, 407–415 [Google Scholar] [CrossRef] TRANG IN MAU 29,32,53-55,58-62,66,68,70,72,74-84 TRANG IN DEN 3-28,30,31,33-52,56,57,63-65,67,69,71,73,85-87 ... quan nghiên cứu chế tạo bê tơng kết cấu có sử dụng bê tơng cũ làm cốt liệu Chương Cơ sở khoa học chế tạo bê tơng kết cấu có sử dụng bê tơng cũ làm cốt liệu Chương Thực nghiệm Chương 4: Kết thí... việc nghiên cứu tái sử dụng lại bê tông cũ để làm cốt liệu tác giả xem xét nghiên cứu đánh giá thực nghiệm việc chế tạo bê tơng kết cấu có sử dụng bê tơng cũ làm cốt liệu Mục đích nhiệm vụ luận văn. .. đoan cơng trình nghiên cứu với đề tài ‘? ?Nghiên cứu chế tạo bê tông kết cấu sử dụng bê tông cũ làm cốt liệu’’ cơng trình nghiên cứu riêng tác giả Các số liệu, kết nêu trong luận văn trung thực